Trupa interzisă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Structura benzilor de conducere și valență într-un metal, într-un semiconductor și într-un izolator. (Pentru nivelul Fermi vezi articolul relativ)

Intervalul de bandă sau energia decalajului sau decalajul de bandă al unui izolator sau semiconductor este domeniul de energie închis la electroni.

Adică, într-un izolator (sau semiconductor nedopat ), nu poate exista un electron , în stare stabilă, care să aibă o energie între extreme în banda interzisă. În general, banda de energie inferioară admisă se numește banda de valență , în timp ce cea superioară se numește banda de conducție .

Decalajul energetic dintre banda de valență și conducție este utilizat pentru clasificarea materialelor în ceea ce privește caracteristicile lor electronice : conductorii sunt considerați a fi cei care prezintă benzi suprapuse sau cu un decalaj foarte mic, în timp ce cei care au o zonă interzisă mare sunt definiți ca izolați. La jumătatea drumului există semiconductori, asemănători cu izolatorii, dar cu un spațiu de bandă relativ îngust.

Procesele de recombinare a găurii electronice au loc în decalaj . Procesul de modificare a pozițiilor fizice și a interacțiunilor energetice ale electronilor și găurilor se numește inginerie band-gap .

Nedopată siliciu are un decalaj de bandă de aproximativ 1,12 eV , la temperatura camerei .

Bandă interzisă în unele materiale

Material Simbol Banda interzisă ( eV ) la 300 K
Siliciu da 1.12 [1]
Carbură de siliciu Sic 2,86 [1]
Fosfură de aluminiu AlP 2,45 [1]
Arsenid de aluminiu Vai 2.16 [1]
Antimonid de aluminiu AlSb 1.6 [1]
Nitrură de aluminiu AlN 6.3
Diamant C. 5,5 [2]
Fosfura de galiu (III) Decalaj 2.26 [1]
Arsenid de galiu GaAs 1,43 [1]
Nitrură de galiu GaN 3.4 [1]
Sulfură de galiu (II) Gaz 2,5 (la 295 K)
Antimonid de galiu GaSb 0,7 [1]
Germaniu GE 0,67 [1]
Fosfură de indiu În P 1,35 [1]
Arsenid de indiu (III) InAs 0,36 [1]
Sulfură de zinc (formă cubică) ZnS 3.54
Sulfură de zinc (formă hexagonală) ZnS 3,91
Selenură de zinc ZnSe 2,7 [1]
Telurură de zinc ZnTe 2,25 [1]
Sulfura de cadmiu CdS 2,42 [1]
Selenură de cadmiu CdSe 1,73 [1]
Telurură de cadmiu CdTe 1,58 [1]
Sulfura de plumb PbS 0,37 [1]
Selenură de plumb (II) PbSe 0,27 [1]
Telurură de plumb (II) PbTe 0,29 [1]

Dependența lățimii benzii interzise de dopaj

Lățimea decalajului de bandă este slab dependentă de concentrația atomilor dopanți din semiconductorul extrinsec. În structura benzii, dopajul de tip p sau de tip n este limitat la translatarea rigidă a benzilor de conducere și valență de-a lungul axei energetice în sus sau în jos, respectiv.

Relația care leagă variația de cu concentrația atomilor dopanți Și:

unde este este sarcina elementară, este temperatura în kelvin , este constanta lui Boltzmann , concentrația dopanților constanta dielectrică a semiconductorului.

Să luăm ca exemplu siliciu. Concentrațiile tipice ale dopanților sunt (dincolo de această concentrație, se obține siliciu degenerat). Constanta dielectrică este

Prin inserarea acestor valori în formula lui primesti:

pentru

pentru amintindu-ne greu de apreciat că lățimea intervalului de bandă de siliciu este

Este clar remarcat faptul că pentru concentrațiile tipice de dopanți variația lățimii intervalului de bandă este neglijabilă. Acest lucru determină o limitare importantă în ingineria benzilor de energie ale unei funcții umane . Decalajul dintre benzile de pe ambele părți ale joncțiunii este același atât pentru valența, cât și pentru benzile de conducere. Această limitare se pierde în cazul heterojuncțiilor care permit reglarea cu un anumit arbitrar a discontinuităților respectiv între benzile de valență și benzile de conducere.

Notă

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t ( EN ) Ben G. Streetman, Sanjay Banerjee, Solid State electronic Devices , ediția a 5-a, New Jersey, Prentice Hall, 2000, ISBN 0-13-025538-6 .
  2. ^ Semiconductor cu film diamantat

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica