Bandgapet är energiskillnaden mellan lägsta ledningsband och högsta valensband i en halvledare. Avståndet mellan elektronernas ledningsband och valensband kallas ett bandgap. Den minimala energi som behövs för att excitera en elektron upp till ett tillstånd i ledningsbandet där den kan börja leda elektronen representeras i huvudsak av bandgapet.
Valensbandet är den lägre energinivån; därför, om det finns ett mellanrum mellan den och den högre energinivån ledningsbandet, energi måste tillföras för att elektroner ska bli fria. Detta bandgap har en storlek och existens som gör det möjligt att skilja mellan ledare, halvledare och isolatorer.
Hur skiljer sig ledare, isolatorer och halvledare åt i sitt bandgap?
Olika bandgap visar hur halvledare, isolatorer och ledare har olika stora bandgap. Materialens unika egenskaper beror delvis på bandgapets omfattning. I isolatorer finns det ett betydande bandgap. separera elektronerna i valensbandet från de i ledningsbandet. Detta indikerar att det finns ett betydande "förbjudet" energigap som förhindrar elektroner från valensrummet från att hoppa upp i ledningsrummet och leda elektricitet. Detta förklarar varför isolatorer inte leder elektricitet effektivt.
Valensbandet och ledningsbandet överlappar varandra i ledare. Valenselektronerna är praktiskt taget fria att komma in i ledningsbandet och delta i ledningsförmågan som ett resultat av denna överlappning. Endast en del av valenselektronerna kan passera genom ämnet på grund av delvis överlappning, men detta räcker fortfarande för att göra ledarna ledande.
Hur fylls bandgapet i halvledare?
Gapet i halvledarna kan fyllas med någon form av stimulering, möjligen från solen i fallet med solceller celler. Gapet har i princip en storlek som ligger "mellan" en isolators och en ledares. Ett begränsat antal elektroner kan komma in i ledningsbandet i denna modell och leda en mycket blygsam mängd elektricitet.
Elektronhålet som lämnas efter aktiveringen av denna elektron möjliggör också att andra ledningsprocesser kan äga rum. En närliggande atoms elektron kan uppta denna tomhet, med början en kaskad av hål och elektronrörelser vilket resulterar i ström. Ledningsförmågan hos detta material kan ökas dramatiskt genom att tillsätta en liten mängd dopningsmaterial.
Läs också: Hur fungerar en solenergi-PPA?
Den lägsta mängden energi som behövs för att elektroner i ett ämnes yttersta skal ska kunna brytas loss från sina moderatomer kallas bandgapet eller energibandgapet. Dessa elektroner deltar sedan i ledning. Eftersom det alltid finns fria elektroner tillgängliga för ledning vid applicering av även den minsta elektriska potentialen, bra ledare har ett bandgap av noll.
Deras valens- och ledningsband överlappar faktiskt varandra. Eftersom det krävs mycket energi för att frigöra en elektron från sin moderatom har isolatorer extremt höga bandgap. Halvledare har mellanliggande bandrymdsenergier på elektronvoltskala. För att minska en elektrons potential med en volt behövs en elektronvolt (1 ev).
