Przerwa pasmowa to różnica energii między najniższe pasmo przewodnictwa i najwyższe pasmo walencyjne w półprzewodniku. Odległość między pasmem przewodnictwa a pasmem walencyjnym elektronów jest znana jako przerwa pasmowa. Minimalna energia potrzebna do wzbudzenia elektronu do stanu w paśmie przewodnictwa, w którym może on przewodzić, jest zasadniczo reprezentowana przez przerwę pasmową.
Pasmo walencyjne to niższy poziom energetyczny, dlatego też, jeżeli pomiędzy nim a wyższym poziomem energetycznym jest przestrzeń, pasmo przewodnictwa, aby elektrony mogły się uwolnić, należy dodać energii. Wielkość i istnienie tej przerwy energetycznej umożliwiają rozróżnienie przewodników, półprzewodników i izolatorów.
Czym różnią się przewodniki, izolatory i półprzewodniki pod względem przerwy energetycznej?
Różna przerwa pasmowa pokazuje, jak półprzewodniki, izolatory i przewodniki mają różne rozmiary przerw pasmowych. Unikalne cechy materiałów wynikają częściowo z rozmiaru tej przerwy pasmowej. W izolatorach występuje znaczna przerwa pasmowa rozdzielenie elektronów w paśmie walencyjnym od tych w paśmie przewodnictwa. Wskazuje to, że istnieje znacząca „zakazana” przerwa energetyczna, która uniemożliwia elektronom z przestrzeni walencyjnej przeskakiwanie do przestrzeni przewodnictwa i angażowanie się w przewodzenie. Wyjaśnia to, dlaczego izolatory nie przewodzą prądu elektrycznego wydajnie.
Pasmo walencyjne i pasmo przewodnictwa nakładają się w przewodnikach. Elektrony walencyjne mogą praktycznie swobodnie wchodzić do pasma przewodnictwa i brać udział w przewodzeniu w wyniku tego nakładania się. Tylko część elektronów walencyjnych może przejść przez substancję ze względu na częściowe nakładanie sięale to nadal wystarczy, aby przewodniki stały się przewodnikami.
W jaki sposób wypełniana jest przerwa pasmowa w półprzewodnikach?
Lukę w półprzewodnikach można wypełnić za pomocą pewnego rodzaju stymulacji, w przypadku której może to być na przykład stymulacja słoneczna. Fotowoltaika komórki. Szczelina ma zasadniczo rozmiar „pomiędzy” rozmiarem izolatora i przewodnika. Ograniczona liczba elektronów może wejść do pasma przewodnictwa w tym modelu i przewodzić bardzo skromną ilość elektryczności.
Dziura elektronowa pozostawiona przez aktywację tego elektronu umożliwia również zajście innych procesów przewodzenia. Elektron pobliskiego atomu może zająć tę lukę, rozpoczynając kaskada dziur i ruch elektronów co skutkuje prądem. Przewodność tego materiału można znacznie zwiększyć, dodając niewielką ilość materiału domieszkowego.
Przeczytaj także: Jak działa umowa PPA na energię słoneczną?
Najniższa ilość energii potrzebna elektronom w najbardziej zewnętrznych powłokach substancji, aby mogły oderwać się od swoich macierzystych atomów, jest znana jako przerwa pasmowa lub przerwa energetyczna. Następnie te elektrony uczestniczą w przewodzeniu. Ponieważ zawsze są wolne elektrony dostępne do przewodzenia po zastosowaniu nawet najmniejszego potencjału elektrycznego, dobre przewodniki mają zerową przerwę pasmową.
Ich pasma walencyjne i przewodnictwa w rzeczywistości zachodzą na siebie. Ponieważ uwolnienie elektronu z atomu macierzystego wymaga dużej ilości energii, izolatory mają niezwykle wysokie przerwy pasmowe. Półprzewodniki mają energie przestrzeni pasm pośrednich w skali elektronowoltów. Aby zmniejszyć potencjał elektronu o jeden wolt, potrzebny jest jeden elektronowolt (1ev).
