Johtavuusvyöhyke tai johtavuustaso on puolijohteen energiavyöhyke, jossa elektronit voivat vapaasti liikkua kiinteän aineen sisällä , mikä johtaa varauksen nettokuljetukseen. Virittyessään elektronit voivat siirtyä valenssivyöhykkeeltä elektroniorbitaalien vyöhykkeelle, jota kutsutaan johtavuusvyöhykkeeksi.
Näillä orbitaaleilla elektroneilla on riittävästi energiaa liikkuakseen vapaasti aineessa. Tämä elektronien liike tuottaa sähkövirran. Uloin elektroniorbitaali, jolla elektronit todellisuudessa sijaitsevat minkä tahansa aineen atomissa, tunnetaan valenssivyöhykkeenä.
Mikä on Band Gap?
Energiaväli, joka mittaa materiaalin sähkönjohtavuutta, on energiaero johtavuusvyöhykkeen alimman miehittämättömän tilan ja valenssivyöhykkeen alimman miehitetyn energiatason välillä.
Valenssielektronien virittäminen johtavuusvyöhykkeelle vaatii paljon energiaa, kun energiaväli on suuri. Toisaalta materiaalin sanotaan olevan erittäin johtava, jos valenssivyö ja johtavuusvyöhyke ovat päällekkäin, kuten metalleissa.
Koska eristeillä on laaja energiaväli, elektronien siirtäminen kaistalle ja virran luominen vaatii kohtuuttoman paljon energiaa. Johteiden valenssielektronit ovat käytännössä vapaita, koska johtavuus- ja valenssivyöt menevät päällekkäin näissä materiaaleissa.
Lue myös: Mikä on maksukorvauksen määrä?
Toisaalta puolijohteilla on kapea kaistaväli, joka tietyllä energiatasolla mahdollistaa merkittävän osan materiaalin valenssielektroneista virrata johtavuuskaistalle.
Niiden johtavuus putoaa johtimien ja eristeiden väliin tämän ominaisuuden seurauksena, mikä edistää niiden soveltuvuutta sähköpiireihin, koska ne eivät aiheuta oikosulkua kuten johtimia.
Tämä energiaväli mahdollistaa myös puolijohteiden tuottaa LEDejä, kun ne muodostetaan tietynlaisiksi diodeiksi, ja muuntaa valoa energiaksi aurinkokennoissa. Molemmat menetelmät perustuvat energiaan, jota elektronit absorboivat tai vapauttavat johtavuus- ja valenssivyöhykkeiden välillä siirtyessään.
