Какова разность энергий между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны, чтобы считать твердое

Shokoladnyy_Nindzya

51

Разность энергии между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны является ключевым понятием при определении свойств полупроводников.

Полупроводники - это материалы, которые обладают электрической проводимостью между проводниками (металлами) и непроводниками (диэлектриками). Электронная структура полупроводников обусловлена наличием зон энергии. Внутри твердого тела электроны занимают различные энергетические уровни, которые образуют так называемые зоны.

Валентная зона - это зона энергии, в которой находятся электроны, связанные с атомами валентными связями. Эти электроны обладают низкой энергией и обычно несут отрицательный электрический заряд. Они малоподвижны и поэтому не способны к электрической проводимости в твердом теле.

Зона проводимости - это зона энергии, в которой электроны обладают высокой энергией и достаточно свободны для перемещения внутри твердого тела. Такие электроны способны к электрической проводимости.

Теперь возвращаясь к вопросу о разности энергий между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны, нужно отметить, что эта разность называется запрещенной зоной или зазором. Запрещенная зона описывает энергетическую разницу между верхней границей валентной зоны и нижней границей зоны проводимости.

Полупроводниками считаются твердые материалы, у которых ширина запрещенной зоны составляет около 1 электрон-вольт (эВ). Если разность энергий между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны меньше 1 эВ, то твердое тело считается полупроводником.

При такой малой ширине запрещенной зоны полупроводники могут проявлять свойства как проводников, так и непроводников. На энергетической диаграмме полупроводника электроны могут переходить из валентной зоны в зону проводимости при воздействии различных внешних факторов, таких как теплота или электрическое поле. Это приводит к увеличению электрической проводимости полупроводника.

Таким образом, разность энергий между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны, должна быть меньше 1 эВ, чтобы твердое тело можно было считать полупроводником.