a sávrés az elektronok vegyértéksávja és a vezetési sáv közötti távolság. Lényegében a sávrés azt a minimális energiát jelenti, amely az elektron gerjesztéséhez szükséges a vezetési sávban lévő állapotig, ahol részt vehet a vezetésben. Az alacsonyabb energiaszint a vegyértéksáv, így ha rés van e szint és a magasabb energiavezetési sáv között, akkor energiát kell bevinni az elektronok szabaddá válásához. Ennek a sávrésnek a mérete és létezése lehetővé teszi a vezetők, félvezetők és szigetelők közötti különbség vizualizálását. Ezek a távolságok a sávdiagramok néven ismert diagramokon láthatók, az alábbi 1. ábrán látható.
Sávrés méretek
a fenti 1.ábra szemlélteti a szigetelők, vezetők és félvezetők sávrésének méretbeli különbségét. Ennek a sávrésnek a mérete megadja az anyagoknak néhány különálló tulajdonságukat. A szigetelőkben a vegyértéksávban lévő elektronokat egy nagy sávrés választja el a vezetési sávtól. Ez azt jelenti, hogy van egy nagy “tiltott” rés az energiákban, amely megakadályozza, hogy a vegyértéksávból származó elektronok felugorjanak a vezetési sávba és részt vegyenek a vezetésben. Ez magyarázatot ad arra, hogy a szigetelők miért nem vezetik jól az áramot.
a vezetőkben a vegyértéksáv átfedésben van a vezetési sávval. Ez az átfedés azt eredményezi, hogy a vegyérték elektronok lényegében szabadon mozognak a vezetési sávba, és részt vesznek a vezetésben. Mivel ez nem teljes átfedés, a vegyértékelektronok csak töredéke mozoghat az anyagon, de ez még mindig elegendő ahhoz, hogy a vezetők vezetőképesek legyenek.
a félvezetőkben a rés elég kicsi ahhoz, hogy valamilyen gerjesztéssel áthidalható legyen – talán a napból a fotovoltaikus cellák esetében. A rés lényegében valamilyen méretű “a kettő között”, mint egy vezető vagy szigetelő. Ebben a modellben véges számú elektron képes elérni a vezetési sávot és kis mennyiségű villamos energiát vezetni. Ennek az elektronnak a gerjesztése további vezetési folyamatokat is lehetővé tesz a hátrahagyott elektronlyuk eredményeként. Egy közeli atomból származó elektron elfoglalhatja ezt a teret, létrehozva a lyukak láncreakcióját és az elektron mozgását, amely áramot hoz létre. Kis mennyiségű doppinganyag drasztikusan növelheti ennek az anyagnak a vezetőképességét.
- 1.0 1.1 PV Oktatás. (Szeptember 26, 2015). Zenekar Rés . Elérhető: http://www.pveducation.org/pvcdrom/pn-junction/band-gap
- Hiperfizika. (Szeptember 26, 2015). A szilárd anyagok sávelmélete . Elérhető: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html
- Wikimédia Commons. (Szeptember 26, 2015). Sáv Különbség Összehasonlítás . Elérhető: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/Band_gap_comparison.svg/2000px-Band_gap_comparison.svg.png
- Hiperfizika. (Szeptember 26, 2015). Szigetelő Energia Sávok . Elérhető: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html#c4
- Hiperfizika. (Szeptember 26, 2015). Vezető Energia Sávok . Elérhető: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html#c6
- Hiperfizika. (Szeptember 26, 2015). Félvezető Energia Sávok . Elérhető: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/band.html # c5