Decalaj de bandă

un decalaj de bandă este distanța dintre banda de valență a electronilor și banda de conducere. În esență, decalajul de bandă reprezintă energia minimă necesară pentru a excita un electron până la o stare în banda de conducere unde poate participa la conducere. Nivelul inferior de energie este banda de valență și, prin urmare, dacă există un decalaj între acest nivel și banda de conducere a energiei mai mari, energia trebuie introdusă pentru ca electronii să devină liberi. Dimensiunea și existența acestui decalaj de bandă permite vizualizarea diferenței dintre conductori, semiconductori și izolatori. Aceste distanțe pot fi văzute în diagrame cunoscute sub numele de diagrame de bandă, prezentate în Figura 1 de mai jos.

Figura 1. O diagramă decalaj de bandă care arată diferite dimensiuni de lacune de bandă pentru conductori, semiconductori, și izolatori.

dimensiunile decalajului de bandă

Figura 1 de mai sus ilustrează diferența de dimensiune a decalajului de bandă pentru izolatori, conductori și semiconductori. Dimensiunea acestui decalaj de bandă oferă materialelor unele dintre proprietățile lor distincte. În izolatori, electronii din banda de valență sunt separați printr-un spațiu mare de bandă de banda de conducere. Aceasta înseamnă că există un decalaj mare „interzis” în energii care împiedică electronii din banda de valență să sară în banda de conducere și să participe la conducere. Aceasta oferă o explicație pentru motivul pentru care izolatorii nu conduc bine electricitatea.

în conductori, banda de valență se suprapune cu banda de conducere. Această suprapunere face ca electronii de valență să fie în esență liberi să se deplaseze în banda de conducere și să participe la conducere. Deoarece nu este o suprapunere completă, doar o fracțiune din electronii de valență se pot deplasa prin material, dar acest lucru este încă suficient pentru a face conductorii conductivi.

în semiconductori, decalajul este suficient de mic încât poate fi acoperit de un fel de excitație – poate de la soare în cazul celulelor fotovoltaice. Decalajul este în esență o anumită dimensiune „între” cea a unui conductor sau izolator. În acest model, un număr finit de electroni sunt capabili să ajungă la banda de conducere și să conducă cantități mici de energie electrică. Excitația acestui electron permite, de asemenea, să apară procese de conducere suplimentare ca urmare a găurii de electroni lăsate în urmă. Un electron dintr-un atom apropiat poate ocupa acest spațiu, creând o reacție în lanț a găurilor și a mișcării electronilor care creează curent. O cantitate mică de material dopant poate crește drastic conductivitatea acestui material.