Diccionario de Electrónica

¿Qué es Banda de valencia?

El término "banda de valencia" se refiere a un concepto fundamental que describe las energías permitidas de los electrones en un material sólido, como un metal, semiconductor o aislante. Para comprender completamente la banda de valencia, primero debemos revisar algunos conceptos básicos.

En un átomo, los electrones están dispuestos en diferentes niveles de energía llamados capas electrónicas o niveles de energía. Cada nivel de energía puede contener un número máximo de electrones. La capa más externa de un átomo, en la que se encuentran los electrones más energéticos, se llama "capa de valencia".

Cuando varios átomos se unen para formar un sólido, como en un cristal, los electrones de las capas de valencia de los átomos individuales se superponen y se combinan para formar "bandas de energía" en el material. Estas bandas están formadas por una serie de niveles de energía discretos que están muy cercanos entre sí.

Las dos bandas más importantes en la estructura de bandas de un material son:

Banda de Valencia: Esta banda contiene los niveles de energía ocupados por los electrones en los átomos cuando el material está en su estado de menor energía, es decir, en su estado fundamental. Los electrones en la banda de valencia están fuertemente ligados a los átomos y no pueden moverse fácilmente a través del material. Los electrones en esta banda son responsables de mantener la estructura del material y no contribuyen significativamente a la conductividad eléctrica.
Banda de Conducción: Esta banda se encuentra justo por encima de la banda de valencia en términos de energía. Los niveles de energía en la banda de conducción están desocupados o solo parcialmente ocupados por electrones. Los electrones en la banda de conducción tienen más libertad para moverse a través del material, lo que les permite contribuir a la conductividad eléctrica.

La diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción se llama "ancho de banda prohibido" o "brecha de banda". Esta brecha determina las propiedades eléctricas del material:

En un aislante, hay una brecha de banda relativamente grande, lo que significa que la energía requerida para que los electrones salten de la banda de valencia a la banda de conducción es alta. Esto hace que el material sea un mal conductor de electricidad.
En un semiconductor, la brecha de banda es más pequeña que en un aislante, lo que permite que los electrones se muevan a la banda de conducción a temperaturas moderadas. La conductividad del material puede modificarse aplicando calor u otros estímulos.
En un metal, la banda de valencia y la banda de conducción se superponen, lo que permite que los electrones se muevan libremente a través del material. Esto hace que los metales sean buenos conductores de electricidad.

En resumen, la banda de valencia es una región de niveles de energía ocupados por electrones en un material sólido, que juega un papel crucial en las propiedades eléctricas y de conducción de ese material.