Què són les bandes d'energia del silici?
Què són les bandes d'energia del silici?
Definició de silici
El silici es defineix com un semiconducteur amb propietats intermèdies entre les d'un conductor i un aïllant, essencial per a l'electrònica.
El silici es defineix com un semiconducteur amb menys electrons lliures que un conductor però més que un aïllant. Aquesta característica única fa que el silici s'utilitzi amplament en electrònica. El silici té dos tipus de bandes d'energia: la banda de conducció i la banda de valència. La banda de valència es forma per nivells d'energia amb electrons de valència. A temperatura absoluta (0oK), la banda de valència està plena d'electrons i no hi ha corrent.
La banda de conducció és la banda d'energia superior on es troben els electrons lliures, que poden moure's a través del sòlid. Aquests electrons lliures són responsables del flux de corrent. L'interval d'energia entre la banda de conducció i la banda de valència s'anomena interval d'energia prohibit. Aquest interval determina si un material és un metall, un aïllant o un semiconducteur.
La mida de l'interval d'energia prohibit determina si un sòlid és un metall, un aïllant o un semiconductror. Els metalls no tenen cap interval, els aïllants tenen un interval gran, i els semiconductors tenen un interval moderat. El silici té un interval prohibit de 1,2 eV a 300 K.
En un cristall de silici, els enllaços covalents mantenen els àtoms junts, fent que el silici sigui electrònicament neutre. Quan un electró es separa del seu enllaç covalent, deixa un forat. A mesura que augmenta la temperatura, més electrons salten a la banda de conducció, creant més forats a la banda de valència.
Diagrama de bandes d'energia del silici
El diagrama de bandes d'energia del silici mostra els nivells d'energia dels electrons. En el silici intrínsec, el nivell de Fermi està al mig de l'interval d'energia. Dopejar el silici intrínsec amb àtoms donadors el converteix en n-típic, desplaçant el nivell de Fermi més a prop de la banda de conducció. Dopejar amb àtoms acceptors el converteix en p-típic, desplaçant el nivell de Fermi més a prop de la banda de valència.
Diagrama de bandes d'energia del silici intrínsec
Diagrama de bandes d'energia del silici extrínsec
