Pasmo gap

pasmo gap to odległość między pasmem walencyjnym elektronów i pasmem przewodnictwa. Zasadniczo, przerwa pasma reprezentuje minimalną energię, która jest wymagana do wzbudzenia elektronu do stanu w paśmie przewodnictwa, w którym może uczestniczyć w przewodzeniu. Niższy poziom energii jest pasmem walencyjnym, a zatem jeśli istnieje przerwa między tym poziomem a wyższym pasmem przewodzenia energii, energia musi być wprowadzana, aby elektrony stały się wolne. Rozmiar i istnienie tej szczeliny pasma pozwala na wizualizację różnicy między przewodnikami, półprzewodnikami i izolatorami. Odległości te można zobaczyć na wykresach znanych jako schematy taśmowe, pokazanych na rysunku 1 poniżej.

Rysunek 1. Schemat szczeliny pasmowej pokazujący różne rozmiary szczelin pasmowych dla przewodników, półprzewodników i izolatorów.

rozmiary szczelin pasmowych

Rysunek 1 powyżej ilustruje różnicę w wielkości szczeliny pasmowej dla izolatorów, przewodników i półprzewodników. Rozmiar tej szczeliny pasma daje materiałom niektóre z ich odrębnych właściwości. W izolatorów elektrony w paśmie walencyjnym są oddzielone dużą szczeliną pasma od pasma przewodnictwa. Oznacza to, że istnieje duża „zakazana” luka w energiach uniemożliwiających elektrony z pasma walencyjnego od skoków do pasma przewodnictwa i udział w przewodnictwie. Jest to wyjaśnienie, dlaczego izolatory nie przewodzą dobrze energii elektrycznej.

w przewodnikach pasmo walencyjne pokrywa się z pasmem przewodnictwa. To nakładanie powoduje elektrony walencyjne być zasadniczo swobodnie poruszać się w paśmie przewodnictwa i uczestniczyć w przewodzeniu. Ponieważ nie jest to pełne nakładanie się, tylko ułamek elektronów walencyjnych może poruszać się przez materiał, ale to wciąż wystarczy, aby Przewodniki przewodzące.

w półprzewodnikach szczelina jest na tyle mała, że można ją zniwelować przez jakieś wzbudzenie – być może od Słońca w przypadku ogniw fotowoltaicznych. Szczelina jest zasadniczo pewnego rozmiaru „pomiędzy” przewodnikiem lub izolatorem. W tym modelu skończona liczba elektronów jest w stanie dotrzeć do pasma przewodnictwa i przewodzić niewielkie ilości energii elektrycznej. Wzbudzenie tego elektronu pozwala również na wystąpienie dodatkowych procesów przewodzenia w wyniku pozostawionej dziury elektronowej. Elektron z pobliskiego atomu może zajmować tę przestrzeń, tworząc reakcję łańcuchową dziur i ruch elektronów, który tworzy prąd. Niewielka ilość materiału domieszkującego może drastycznie zwiększyć przewodność tego materiału.