バンドギャップとは、 最低伝導帯と最高価電子帯 半導体では、電子の伝導帯と価電子帯の間の距離はバンドギャップと呼ばれます。伝導帯で電子を伝導できる状態まで励起するために必要な最小エネルギーは、基本的にバンドギャップによって表されます。
価電子帯は低いエネルギーレベルです。したがって、価電子帯と高いエネルギーレベルの間に空間がある場合、 伝導帯電子が自由になるためにはエネルギーを加える必要があります。このバンドギャップの大きさと存在によって、導体、半導体、絶縁体を区別することが可能になります。
導体、絶縁体、半導体のバンドギャップはどのように違うのでしょうか?
異なるバンドギャップは、半導体、絶縁体、導体がそれぞれ異なるサイズのバンドギャップを持っていることを示しています。材料のユニークな特性は、このバンドギャップの大きさに一部起因しています。絶縁体では、大きなバンドギャップがあります。 価電子帯の電子を分離する これは、価電子空間の電子が伝導空間に飛び移って伝導するのを妨げる、大きな「禁制」エネルギーギャップが存在することを示しています。これが、絶縁体が電気を効率的に伝導しない理由を説明しています。
導体では価電子帯と伝導帯が重なり合っている。この重なり合いにより、価電子は事実上自由に伝導帯に入り、伝導に関与することができる。価電子の一部だけが物質を通過できる。 部分的な重複しかし、これは導体を導電性にするにはまだ十分です。
半導体のバンドギャップはどのように埋められるのでしょうか?
半導体のギャップは、何らかの刺激、おそらく太陽からの刺激によって埋めることができる。 光起電性 セル。ギャップは基本的に、絶縁体と導体の「中間」のサイズです。このモデルでは、限られた数の電子が伝導帯に入り、ごくわずかな量の電気を伝導できます。
この電子の活性化によって残された電子ホールは、他の伝導プロセスも可能にする。近くの原子の電子がこの空孔を占有し、 ホールと電子の動きの連鎖 その結果、電流が発生します。この材料の導電性は、少量のドーピング材料を加えることで劇的に向上します。
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物質の最外殻にある電子が親原子から離れるのに必要な最低エネルギー量は、バンドギャップまたはエネルギーバンドギャップとして知られています。そして、これらの電子は伝導に参加します。最小の電位を印加しても伝導に利用できる自由電子が常に存在するため、 良導体はバンドギャップがゼロである.
それらの価電子帯と伝導帯は実際には重なり合っています。親原子から電子を放出するには大量のエネルギーが必要なので、絶縁体のバンドギャップは非常に大きくなります。半導体には電子ボルト規模の中間バンド空間エネルギーがあります。電子の電位を 1 ボルト下げるには、XNUMX 電子ボルト (XNUMXev) が必要です。
