Değerlik ve iletim bantları - Valence and conduction bands

Dengede çeşitli malzeme türlerinde elektronik hallerin doldurulması . Burada yükseklik enerjidir, genişlik ise listelenen malzemede belirli bir enerji için mevcut durumların yoğunluğudur . Gölge, Fermi-Dirac dağılımını takip eder ( siyah : tüm durumlar doldurulur, beyaz : durum doldurulmaz). Olarak metal ve yarı metallerin Fermi düzeyi E F , en az bir bant içinde yer almaktadır.
Gelen izolatör ve yarı iletkenler Fermi seviyesi içinde olan bant aralığı ; bununla birlikte, yarı iletkenlerde bantlar, elektronlar veya delikler ile termal olarak doldurulacak Fermi seviyesine yeterince yakındır .

Gelen katı hal fiziği , valans bandı ve iletim bandı olan bantları en yakın Fermi düzeyi , ve böylece tespit elektriksel iletkenliği katı elde edildi. Metal olmayanlarda, değerlik bandı, elektronların normalde mutlak sıfır sıcaklığında mevcut olduğu en yüksek proton enerjileri aralığı iken, iletim bandı, boş elektronik durumların en düşük aralığıdır . Bir malzemenin elektronik bant yapısının grafiğinde , değerlik bandı Fermi seviyesinin altında, iletim bandı ise üstünde yer alır.

Değerlik ve iletim bantları arasındaki ayrım, metallerde anlamsızdır, çünkü iletim, hem değerlik hem de iletim bantlarının özelliklerini alan kısmen doldurulmuş bir veya daha fazla bantta gerçekleşir.

Bant boşluğu

Yarı iletkenlerde ve yalıtkanlarda iki bant bir bant aralığı ile ayrılırken yarı metallerde bantlar üst üste gelir. Bant aralığı, bir katıda , enerjinin kuantizasyonu nedeniyle hiçbir elektron durumunun bulunamadığı bir enerji aralığıdır . Metal olmayanların elektriksel iletkenliği, elektronların değerlik bandından iletim bandına uyarılma duyarlılığı ile belirlenir.

Elektiriksel iletkenlik

Yarı iletken bant yapısı (çok sayıda bant 2).svg
Yarı iletken bant yapısı Bant yapısının daha ayrıntılı açıklaması için elektrik iletimi ve yarı iletkene
bakın .

Katılarda, elektronların yük taşıyıcıları olarak hareket etme yeteneği , boş elektronik durumların mevcudiyetine bağlıdır. Bu, bir elektrik alanı uygulandığında elektronların enerjilerini artırmalarına (yani hızlandırmalarına ) izin verir . Benzer şekilde, neredeyse dolu değerlik bandındaki delikler (boş durumlar) da iletkenliğe izin verir.

Bu nedenle, bir katının elektriksel iletkenliği , elektronları valanstan iletim bandına akma yeteneğine bağlıdır. Bu nedenle, örtüşme bölgesi olan bir yarı metal durumunda elektrik iletkenliği yüksektir. Küçük bir bant aralığı (E g ) varsa, elektronların değerlik bandından iletim bandına akışı ancak harici bir enerji (termal vb.) sağlanırsa mümkündür; E g'si küçük olan bu gruplara yarı iletkenler denir . E ise gr yeterince yüksek olan, daha sonra iletim bandına valans elektronlarının akımı normal koşullar altında ihmal edilebilir; bu gruplara yalıtkanlar denir .

Bununla birlikte, yarı iletkenlerde bir miktar iletkenlik vardır. Bunun nedeni termal uyarımdır - elektronların bazıları tek seferde bant aralığını atlamak için yeterli enerjiyi alır. İletim bandına girdikten sonra , değerlik bandında geride bıraktıkları boşluk gibi elektriği iletebilirler . Delik, değerlik bandındaki elektronlara bir dereceye kadar serbestlik sağlayan boş bir durumdur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  • "Kimya" .
  • "Hiperfizik" .
  • Kittel, Charles (2005). Katı Hal Fiziğine Giriş . Wiley. ISBN'si 0-471-41526-X.

Dış bağlantılar