Utilizado en mecánica cuántica, el término banda de conducción se refiere a un área de orbitales combinados, o una banda, para los electrones en una molécula. A diferencia de la banda de valencia, la banda de conducción rara vez contiene electrones. En estados excitados, los electrones se moverán hacia la banda de conducción momentáneamente antes de liberar su energía y volver a caer en los orbitales de electrones inferiores. Comprender el comportamiento de los electrones con respecto a esta banda es útil para comprender la forma en que se comportan varias sustancias. En mecánica cuántica, el concepto de banda de conducción se aborda en la teoría de bandas.
Los átomos están ordenados con protones (partículas con carga positiva) y neutrones (partículas neutras) agrupados en el centro. Los electrones, pequeñas moléculas cargadas negativamente, orbitan el cúmulo central, de manera similar a la forma en que los planetas del sistema solar orbitan alrededor del sol. Como los planetas, los electrones tienen órbitas establecidas. Sin embargo, a diferencia de los planetas, los electrones pueden moverse a una órbita diferente si obtienen suficiente energía.
Generalmente, los electrones se encuentran en los orbitales inferiores de un átomo. Los electrones siempre llenarán primero el orbital más bajo, y solo se moverán al siguiente cuando el primero esté lleno. Esta ubicación natural se llama estado fundamental del átomo.
Los electrones de valencia de un átomo, o los que normalmente se encuentran en la banda más externa de los orbitales del estado fundamental, pueden compartirse con otros átomos. En los enlaces covalentes, los electrones de valencia de múltiples átomos comparten sus orbitales. Los orbitales originales de los electrones de valencia se desdibujan, creando una banda de valencia en la molécula.
Cuando los electrones ganan energía o alcanzan un estado de excitación, pueden moverse a orbitales superiores, que se encuentran en la banda de conducción. Los electrones deben tener suficiente energía para saltar sobre un área sin electrones, o banda prohibida, para alcanzar la banda de conducción. Dado que los electrones en última instancia prefieren estar en estado fundamental, una vez en la banda de conducción, liberan energía en forma de fotones de luz y vuelven a sus orbitales de banda de valencia. El tiempo total que un electrón está en la banda de conducción es menos de un segundo.
La capacidad de los electrones para alcanzar la banda de conducción determina la conductividad eléctrica de un objeto. Diferentes sustancias tienen diferentes tamaños de banda prohibida, por lo que algunas sustancias requieren menos energía para mover electrones entre orbitales. Por ejemplo, los conductores tienen una brecha de banda pequeña, por lo que los electrones no requieren mucha energía para saltar esta brecha mínima y alcanzar la banda de conducción. Es por eso que los conductores son ideales para conducir electricidad. Por el contrario, los aisladores tienen una banda prohibida muy grande, por lo que requieren mucha más energía para que los electrones hagan el salto y por lo tanto no conducen bien la electricidad.