چه چیزهایی باندهای انرژی سیلیکون هستند

سیلیکون کی باندهای انرژی چیست؟

تعریف سیلیکون

سیلیکون به عنوان یک نیمه‌رسانا با ویژگی‌های میانی بین رسانا و عایق، برای الکترونیک حیاتی است.

سیلیکون به عنوان یک نیمه‌رسانا با تعداد آزاد الکترون‌ها کمتر از یک رسانا ولی بیشتر از یک عایق تعریف می‌شود. این ویژگی منحصر به فرد سیلیکون را در الکترونیک گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌دهد. سیلیکون دو نوع باند انرژی دارد: باند هدایت و باند ظرفیت. باند ظرفیت توسط سطوح انرژی با الکترون‌های ظرفیت تشکیل شده است. در دمای صفر مطلق (0oK)، باند ظرفیت با الکترون‌ها پر شده و جریانی ایجاد نمی‌شود.

باند هدایت سطح انرژی بالاتری است که در آن الکترون‌های آزاد که می‌توانند در سراسر جامد حرکت کنند، یافت می‌شوند. این الکترون‌های آزاد مسئول جریان الکتریکی هستند. فاصله انرژی بین باند هدایت و باند ظرفیت به عنوان فاصله انرژی ممنوعه شناخته می‌شود. این فاصله تعیین می‌کند که یک ماده یک فلز، عایق یا نیمه‌رسانا است.

اندازه فاصله انرژی ممنوعه تعیین می‌کند که یک جامد یک فلز، عایق یا نیمه‌رسانا است. فلز‌ها فاصله‌ای ندارند، عایق‌ها فاصله بزرگی دارند و نیمه‌رساناهای فاصله متوسطی دارند. سیلیکون فاصله انرژی ممنوعه ۱.۲ eV در ۳۰۰ K دارد.

در بلور سیلیکون، پیوندهای کوالانسی اتم‌ها را به هم متصل می‌کنند و سیلیکون را برقیاً خنثی می‌کنند. وقتی یک الکترون از پیوند کوالانسی خود جدا می‌شود، یک سوراخ باقی می‌گذارد. با افزایش دما، الکترون‌های بیشتری به باند هدایت می‌پرند و سوراخ‌های بیشتری در باند ظرفیت ایجاد می‌کنند.

نمودار باندهای انرژی سیلیکون

نمودار باندهای انرژی سیلیکون سطوح انرژی الکترون‌ها را نشان می‌دهد. در سیلیکون داخلی، سطح فرمی در میانه فاصله انرژی قرار دارد. تخلیه سیلیکون داخلی با اتم‌های دهنده آن را n-نوع می‌کند و سطح فرمی را به باند هدایت نزدیک می‌کند. تخلیه با اتم‌های قبول‌کننده آن را p-نوع می‌کند و سطح فرمی را به باند ظرفیت نزدیک می‌کند.

نمودار باندهای انرژی سیلیکون داخلی

نمودار باندهای انرژی سیلیکون خارجی