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Theorie des bandes Théorie des bandes E Un ?lled bands EF Filled bands Conduction band Band gap Valence band valeur positive Dans un solide la situation est intermédiaire l'énergie d'un électron peut avoir n'importe quelle valeur à l'intérieur de certains

Théorie des bandes E Un ?lled bands EF Filled bands Conduction band Band gap Valence band valeur positive Dans un solide la situation est intermédiaire l'énergie d'un électron peut avoir n'importe quelle valeur à l'intérieur de certains intervalles Cette propriété conduit à dire que le solide possède des bandes d'énergies permises séparées par des bandes interdites Cette représentation en bandes d'énergie est une représentation simpli ?ée et partielle de la densité d'états électroniques Les électrons du solide se répartissent dans les niveaux d'énergie autorisés cette répartition dépend de la température et obéit à la statistique de Fermi-Dirac Représentation schématique des bandes d'énergie d'un solide Lorsque la température du solide tend vers le zéro absolu deux bandes d'énergie permises jouent un rôle particulier La dernière bande complètement remplie est appelée bande de valence ? La bande d'énergie permise qui la suit est appelée bande de conduction ? Elle peut être vide ou partiellement remplie L'énergie qui sépare la bande de valence de la bande de conduction est appelée le gap ? fossé interstice en anglais Animation sur le point de vue quantique sur les métaux et isolants liée à la théorie des bandes En physique du solide la théorie des bandes est une modélisation des valeurs d'énergie que peuvent prendre les électrons d'un solide à l'intérieur de celui-ci De façon générale ces électrons n'ont la possibilité de prendre que des valeurs d'énergie comprises dans certains intervalles lesquels sont séparés par des bandes ? d'énergie interdites Cette modélisation conduit à parler de bandes d'énergie ou de structure de bandes Selon la façon dont ces bandes sont réparties il est possible d'expliquer au moins schématiquement les di ?érences de comportement électrique entre un isolant un semi-conducteur et un conducteur Les électrons de la bande de valence contribuent à la cohésion locale du solide entre atomes voisins et sont dans des états localisés Ils ne peuvent pas participer aux phénomènes de conduction électrique À l'inverse les électrons de la bande de conduction sont délocalisés Ce sont ces électrons qui participent à la conduction électronique Les propriétés électroniques du solide dépendent donc essentiellement de la répartition des électrons dans ces deux bandes ainsi que de la valeur du gap dans le cas des isolants les deux bandes sont séparées par un gap important Pour les conducteurs le gap n'existe pas et la bande de conduction se superpose à une partie de la bande de valence Les semi-conducteurs possèdent quant à eux un gap su ?samment faible pour que des électrons aient une probabilité non négligeable de le franchir par simple excitation thermique lorsque la température augmente Les bandes de valence et de conduction jouent des rôles identiques à celui des orbitales moléculaires HOMO highest occupied molecular orbital et LUMO lowest unoccupied molecular orbital dans la théorie des orbitales frontières Généralités Dans un atome isolé l'énergie des électrons ne peut posséder que des valeurs discrètes et bien dé ?nies Par contraste dans le cas d'un électron parfaitement libre non lié à un atome elle peut prendre