Relation entre bande d'énergie et orbital moléculaire

[invite0510bf78]

Bonjour,
Dans le cadre de mon TIPE (qui consiste à créer un système de cryptage seulement à partir de porte logique électronique, sans aucune programmation), je dois comprendre comment fonctionne les transistors bipolaires.
J'essaie donc de comprendre dans un premier temps la notion de semi-conducteurs et plus particulièrement la théorie des bandes.
J'ai repris un vieux cours de mon professeur de physique mais il y a quelque chose que je ne comprends pas.
Je précise que j'ai fais l'impasse sur certaines notions (Fonction d'onde, diagramme d'orbital moléculaire sur une couche d'ordre 2 ou plus).
Par contre, je connais la notion d'orbital atomique.
Voila ce que je ne comprends pas:



Je sais pas si vous allez réussir à voir l'image, dans le doute je met le lien: les images doivent êtres postées en tant que pièces jointes http://forums.futura-sciences.com/ph...s-jointes.html

J'essaie en quelques sortes de comprendre le schéma dessine par mon prof du cristal de Na à partir du diagramme des orbitales moléculaires du dihydrogène.
J'aimerai savoir si les éléments entourés en couleurs correspondent "aux mêmes choses".
C'est-à-dire

1/si la bande encadrée en bleu correspond aux orbites liants et à la bande de valence.

2/si celle en verte correspond aux OM anti-liants et à la bande de conduction
(j'imagine que vu que les electrons ne se lient pas, ils peuvent se "balader" dans le cristal et donc sont libres).

3/ J'ai vu sur des sites qu'il existait une bande de cœur (électrons proche du noyau) et sur d'autres sites que les électrons proches du noyau n'interagissait pas avec les autres atomes donc il n'y a pas de bande de cœur, je ne sais pas qui croire, ou si j'ai bien compris.

4/Si j'ai bien compris 1/ et 2/, la température peut briser des liaisons covalentes, mais à partir de ce fait, je commence à tout confondre.
Lorsque l'on écrit par exemple: O: (1s 2s) 2p⁴ cette notation peut changer dans le cas ou l'atome d'oxygène reçoit une énergie correspondant à deltaE=hv.

Merci d'avance !
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Peut-être que ce fascicule vous intéressera. C’est une explication très simplifiée des semi-conducteurs et des transistors bipolaires (entre autres).
Il faut le lire dans l’ordre, sans sauter des chapitres. Vous pouvez sauter les formules mais pas le « baratin » ni les dessins.
http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf
Au revoir.

[invite0510bf78]

Merci pour votre réponse.
J'ai tenté à plusieurs reprises de comprendre le pdf que vous m'avez envoyé, mais je bloque.
(Au risque de me faire lyncher, je trouve qu'il manque de schémas).

Je ne comprends pas :

Pourquoi lors du couplage de deux atomes, on peut obtenir un niveau d'énergie plus bas que le plus bas niveau d'énergie des atomes couplés.

Au niveau de l'illustration du puits de potentiel généré par le noyau sur l'électron :
J'avais croisé le même au niveau de la gravitation, donc j'imagine que vu que la notion de champ électrique et celle de champ de gravité est analogue, l'obtention d'un tel puits est analogue.

Ce que je crois avoir compris
En gros lorsqu'un électron se situe au niveau d'un état d'énergie, la fonction correspondant à sa représentation ondulatoire (fonction d'onde solution de l'équation de Schrödinger?) est une fonction de la forme exp(jwt-kx) de pulsation w.
Question:
1/ Est ce que ce que je viens de dire est correct?
2/ La fonction d'onde dépend des nombres quantiques "l,m,n" (qui détermine les constantes de la solution de l’équation de Schrödinger d'après ce que j'ai pu comprendre), si nous cherchons la fonction d'onde d'un électron dans un état, est ce que cette fonction pourra décrire cet électron s'il s'excitait?

Pour un électron présent dans un atome, sa pulsation est égal à la pulsation de résonance.
Si nous nous plaçons dans une bande alors il y a 2 extrémités (or dans le pdf on nous dit "la vitesse de groupe décroit à mesure que la fréquence augmente et tombe à zéro pour w=wo ... L'électron ne peut pas circuler dans le cristal. Nous sommes arrivés au début de la bande interdite." Or de ce que j'ai compris les 2 extrémités correspondent à l'approche d'une bande interdite (par exemple pour un isolant, il y a au moins une bande interdite qui interdit l'électron d'être trop proche du noyau et une bande interdite entre cette de conduction et celle de valence).
Du coup j'obtiens ce dessin dans ma tête :

avec Eg l'énergie interdite.

[invite0510bf78]

Oublier la partie lié aux énergies interdites.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0510bf78]

Dans mon dernier message, veuillez oublier toute la partie liée à EG.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Oui. Ça manque de schémas. Mais si vous saviez combien est pénible de faire des schémas (autrement qu’au tableau noir), vous seriez plus indulgent. Et encore plus si vous saviez que mes fascicules, je les ai écrit pendant mes temps libres (surtout pendant les vacances scolaires) et que je n’ai pas reçu un radis pour les faire. Je pense que cela fait partie de la fonction.

Je pense avoir expliqué que lors du couplage entre deux atomes, les électrons ont plus de place, ce qui permet une longueur d’onde plus grande et donc, une énergie plus faible.

Je vois, quand vous écrivez que exp(jwt-kx) décrit la fonction d’onde dans l’atome, que vous n’avez pas compris que l’onde associée à électron forme une onde stationnaire dans l’atome, comme l’oscillation d’une corde de guitare. L’équation que vous avez écrite est celle d’une onde progressive. Donc celle d’un électron libre.

N’oubliez pas que les descriptions que je fais dans le fascicule correspondent à une seule dimension. Dans le monde réel, il y en a trois. Et les ondes stationnaires autour du noyau sont aussi tridimensionnelles et forment ce que l’on appelle « orbitales ».
Au revoir.

[coussin]

Un autre argument très simple : quand deux atomes se couplent, pour avoir leurs niveaux d'énergie vous avez à diagonaliser une petite matrice 2x2 (pour simplifier...) avec sur la diagonale les énergies des deux atomes quand ils ne sont pas couplés (infiniment séparés) et hors-diagonale, la magnitude du couplage.

Comme la diagonalisation conserve la trace (la sommes des deux éléments diagonaux), parmi les énergies des atomes couplés (les valeurs propres) une est nécessairement plus petite que la plus petite avant diagonalisation et l'autre est nécessairement plus grande que la plus grande avant diagonalisation.