伝導帯または伝導準位とは、半導体のエネルギーバンドの一つで、電子が固体内部を自由に移動できる領域であり、電荷の正味輸送が生じる。励起されると、電子は価電子帯から伝導帯と呼ばれる電子軌道のバンドへと移動することができる。
これらの軌道では、電子は物質全体を自由に移動するのに十分なエネルギーを持っています。電流はこの電子の移動によって発生します。特定の物質の原子において、電子が実際に存在する最外殻の電子軌道は、価電子帯として知られています。
バンドギャップとは何ですか?
バンドギャップとは、物質の電気伝導率を示す指標であり、伝導帯の最低非占有状態と価電子帯の最低占有エネルギー準位とのエネルギー差のことである。
バンドギャップが大きい場合、価電子を伝導帯に励起するには多大なエネルギーが必要となる。一方、金属のように価電子帯と伝導帯が重なり合っている物質は、高い導電性を持つと言われる。
絶縁体はバンドギャップが広いため、電子をバンドに移動させて電流を発生させるには、非常に大きなエネルギーが必要となる。一方、導体では伝導帯と価電子帯が重なり合っているため、価電子は事実上自由に動き回ることができる。
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一方、半導体はバンドギャップが狭いため、特定のエネルギーレベルでは、材料の価電子の大部分が伝導帯に流れ込むことができます。
この特性により、導体と絶縁体の中間の導電性を持ち、導体のように短絡が発生しないため、電気回路に適しています。
このバンドギャップのおかげで、半導体は特定の種類のダイオードに成形することでLEDを生成したり、太陽電池で光を電力に変換したりすることができる。これらのプロセスはいずれも、伝導帯と価電子帯の間を移動する電子が吸収または放出するエネルギーに依存している。
