Båndgab

et båndgab er afstanden mellem valensbåndet for elektroner og ledningsbåndet. I det væsentlige repræsenterer båndgabet den minimale energi, der kræves for at ophidse en elektron op til en tilstand i ledningsbåndet, hvor den kan deltage i Ledning. Det lavere energiniveau er valensbåndet, og hvis der således findes et mellemrum mellem dette niveau og det højere energiledningsbånd, skal der tilføres energi for at elektroner kan blive frie. Størrelsen og eksistensen af dette båndgab gør det muligt for en at visualisere forskellen mellem ledere, halvledere og isolatorer. Disse afstande kan ses i diagrammer kendt som bånddiagrammer, vist i Figur 1 nedenfor.

Figur 1. Et båndgabsdiagram, der viser de forskellige størrelser af båndgab for ledere, halvledere og isolatorer.

Båndgabsstørrelser

Figur 1 ovenfor illustrerer forskellen i størrelse af båndgabet for isolatorer, ledere og halvledere. Størrelsen på dette båndgab giver materialerne nogle af deres forskellige egenskaber. I isolatorer adskilles elektronerne i valensbåndet med et stort båndgab fra ledningsbåndet. Dette betyder, at der er et stort “forbudt” hul i energier, der forhindrer elektroner fra valensbåndet i at hoppe op i ledningsbåndet og deltage i Ledning. Dette giver en forklaring på, hvorfor isolatorer ikke leder elektricitet godt.

i ledere overlapper valensbåndet med ledningsbåndet. Denne overlapning får valenselektronerne til at være i det væsentlige fri til at bevæge sig ind i ledningsbåndet og deltage i Ledning. Da det ikke er en fuld overlapning, kan kun en brøkdel af valenselektronerne bevæge sig gennem materialet, men det er stadig nok til at gøre ledere ledende.

i halvledere er kløften lille nok til, at den kan Broes af en slags spænding – måske fra solen i tilfælde af fotovoltaiske celler. Gabet er i det væsentlige en vis størrelse” imellem ” af en leder eller isolator. I denne model er et begrænset antal elektroner i stand til at nå ledningsbåndet og lede små mængder elektricitet. Spændingen af denne elektron tillader også yderligere ledningsprocesser at forekomme som et resultat af det elektronhul, der er efterladt. En elektron fra et atom tæt ved kan optage dette rum og skabe en kædereaktion af huller og elektronbevægelse, der skaber strøm. En lille mængde dopingmateriale kan drastisk øge ledningsevnen af dette materiale.