Co jsou energetické pásy křemíku?

Co jsou energetické pásmo křemíku?

Definice křemíku

Křemík je definován jako polovodič s vlastnostmi mezi vodičem a izolátorem, který je klíčový pro elektroniku.

Křemík je definován jako polovodič s méně volnými elektrony než vodič, ale více než izolátor. Tato unikátní charakteristika dělá z křemíku široce použitelný materiál v elektronice. Křemík má dva typy energetických pásů: vodičové pásmo a valenční pásmo. Valenční pásmo je tvořeno energetickými úrovněmi s valenčními elektrony. Při absolutní teplotě 0 K je valenční pásmo plné elektronů a žádný proud nepramení.

Vodičové pásmo je vyšší energetické pásmo, kde se nacházejí volné elektrony, které mohou pohybovat po celém pevném látku. Tyto volné elektrony jsou zodpovědné za tok proudu. Energetická mezera mezi vodičovým pásmem a valenčním pásmem se nazývá zakázaná energetická mezera. Tato mezera určuje, zda je materiál kovem, izolátorem nebo polovodičem.

Velikost zakázané energetické mezery určuje, zda je pevná látka kovem, izolátorem nebo polovodičem. Kovy nemají žádnou mezera, izolátory mají velkou mezera, a polovodiče mají střední mezera. Křemík má zakázanou mezera 1,2 eV při 300 K.

V krystalu křemíku drží atomy spolu kovalentní vazby, což dělá křemík elektricky neutrálním. Když elektron opouští svou kovalentní vazbu, zanechává díru. S rostoucí teplotou více elektronů skočí do vodičového pásma, což vytváří více děr v valenčním pásmu.

Energetický diagram pásma křemíku

Energetický diagram pásma křemíku ukazuje energetické úrovně elektronů. V intrinsickém křemíku je Fermiho úroveň uprostřed energetické mezery. Doping intrinsického křemíku dárcovskými atomy ho dělá n-typ, přičemž Fermiho úroveň se posouvá blíže k vodičovému pásmu. Doping akceptorovými atomy ho dělá p-typ, přičemž Fermiho úroveň se posouvá blíže k valenčnímu pásmu.

Energetický diagram pásma intrinsického křemíku

Energetický diagram pásma extrinsického křemíku