La bande interdite est la différence d'énergie entre le bande de conduction la plus basse et bande de valence la plus élevée Dans un semi-conducteur, la distance entre la bande de conduction et la bande de valence des électrons est appelée « bande interdite ». L'énergie minimale nécessaire pour exciter un électron jusqu'à atteindre un état dans la bande de conduction où il peut s'engager en conduction est essentiellement représentée par la bande interdite.
La bande de valence est le niveau d'énergie le plus bas ; par conséquent, s'il y a un espace entre elle et le niveau d'énergie le plus élevé bande de conduction, il faut ajouter de l'énergie pour que les électrons deviennent libres. L'ampleur et l'existence de cette bande interdite permettent de distinguer les conducteurs, les semi-conducteurs et les isolants.
En quoi les conducteurs, les isolants et les semi-conducteurs diffèrent-ils dans leur bande interdite ?
Les différences de bande interdite montrent que les semi-conducteurs, les isolants et les conducteurs présentent des tailles de bande interdite différentes. Les caractéristiques uniques des matériaux sont en partie dues à l'étendue de cette bande interdite. Dans les isolants, la bande interdite est importante. séparer les électrons dans la bande de valence de ceux de la bande de conduction. Cela indique l'existence d'un important gap énergétique « interdit » qui empêche les électrons de l'espace de valence de remonter dans l'espace de conduction et d'y participer. Ceci explique pourquoi les isolants ne conduisent pas efficacement l'électricité.
Dans les conducteurs, la bande de valence et la bande de conduction se chevauchent. Du fait de ce chevauchement, les électrons de valence sont pratiquement libres d'entrer dans la bande de conduction et de participer à la conduction. Seule une partie des électrons de valence peut traverser la substance en raison de la chevauchement partiel, mais cela suffit encore à rendre les conducteurs conducteurs.
Comment la bande interdite dans les semi-conducteurs est-elle remplie ?
Le manque de semi-conducteurs peut être comblé par une sorte de stimulation, éventuellement par le soleil dans le cas de Photovoltaique Cellules. L'espace a une taille « intermédiaire » entre celle d'un isolant et celle d'un conducteur. Dans ce modèle, un nombre limité d'électrons peuvent pénétrer dans la bande de conduction et conduire une quantité très modeste d'électricité.
Le trou électronique laissé par l'activation de cet électron permet également d'autres processus de conduction. L'électron d'un atome voisin peut occuper cette lacune, à commencer par une cascade de trous et un mouvement d'électrons Cela produit du courant. La conductivité de ce matériau peut être considérablement augmentée par l'ajout d'une petite quantité de dopant.
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La plus petite quantité d'énergie nécessaire aux électrons des couches externes d'une substance pour se détacher de leurs atomes parents est appelée bande interdite. Ces électrons participent alors à la conduction. Comme il existe toujours des électrons libres disponibles pour la conduction, même sous l'effet du plus faible potentiel électrique, les bons conducteurs ont une bande interdite nulle.
Leurs bandes de valence et de conduction se chevauchent. La libération d'un électron de son atome parent nécessitant beaucoup d'énergie, les isolants présentent des bandes interdites extraordinairement élevées. Les semi-conducteurs présentent des énergies d'espace de bande intermédiaires à l'échelle de l'électronvolt. Pour réduire le potentiel d'un électron d'un volt, il faut un électronvolt (1ev).
