Зона проводимости, или уровень проводимости, — это энергетическая зона полупроводника, где электроны могут свободно перемещаться внутри твердого тела , что приводит к чистому переносу заряда. При возбуждении электроны могут перемещаться из валентной зоны в зону электронных орбиталей, известную как зона проводимости.
Электроны обладают достаточной энергией на этих орбиталях, чтобы свободно перемещаться по всему веществу. Это движение электронов порождает электрический ток . Внешняя электронная орбиталь, которую действительно занимают электроны в атоме любого конкретного материала, называется валентной полосой.
Что такое запрещенная зона?
Ширина запрещенной зоны, являющаяся мерой электропроводности материала, представляет собой разницу энергий между самым низким незаполненным состоянием зоны проводимости и самым низким заполненным энергетическим уровнем валентной зоны.
Для возбуждения валентных электронов в зону проводимости требуется много энергии, когда ширина запрещенной зоны велика. С другой стороны, материал считается высокопроводящим, если валентная зона и зона проводимости перекрываются, как это происходит в металлах.
Поскольку изоляторы имеют широкую запрещенную зону, для перемещения электронов в зону и создания тока требуется неоправданно большое количество энергии. Валентные электроны в проводниках практически свободны, поскольку в этих материалах зоны проводимости и валентная зона перекрываются.
Читайте также: Что такое скорость зарядки?
С другой стороны, полупроводники имеют узкую запрещенную зону, которая при определенном уровне энергии позволяет значительной части валентных электронов материала переходить в зону проводимости.
Благодаря этой особенности они обладают проводимостью, которая находится между проводимостью проводников и изоляторов, что делает их пригодными для использования в электрических цепях, поскольку они не приводят к короткому замыканию, как проводники.
Эта ширина запрещенной зоны также позволяет полупроводникам производить светодиоды, формируя из них определенные типы диодов, и преобразовывать свет в энергию в солнечных батареях. Оба этих процесса основаны на энергии, которую поглощают или выделяют электроны, переходящие между зоной проводимости и валентной зоной.
