Mitä ovat piisilin energiaalueet

Mitä ovat piin energiaosot?

Piini määritelmä

Piini on semivoide, jonka ominaisuudet sijaitsevat johtajan ja eristeen välissä, mikä on välttämätöntä elektroniikalle.

Piini on semivoide, jossa on vähemmän vapaita elektronit kuin johtajalla, mutta enemmän kuin eristeellä. Tämä ainutlaatuinen ominaisuus tekee piinesta laajasti käytettyä elektroniikassa. Piinella on kaksi energiabanda: johtoalue ja valenssialue. Valenssialue muodostuu valensselektronien energiatasoista. Absoluuttisessa nollapisteessä (0 K) valenssialue on täynnä elektronit, eikä virtaa kulje.

Johtoalue on korkeampi energiatason alue, jolla löytyvät vapaita elektronit, jotka voivat liikkua ympäri massiivia. Nämä vapaiden elektronien ovat vastuussa virran syntyä. Energiaväli johtoalueen ja valenssialueen välillä kutsutaan kielletyksi energiaväljäksi. Tämä väli määrittelee, onko materiaali metalli, eriste vai semivoide.

Kielletyn energiavälin koko määrittelee, onko kiinteä aine metalli, eriste vai semivoide. Metallilla ei ole väliä, eristeillä on suuri väli ja semivoidilla on kohtalainen väli. Piinella on 1.2 eV:n kielletty väli 300 K:ssa.

Piin kristaalissa atomeja pitävät yhdessä kovalenttiset siteet, mikä tekee piin sähköisesti neutraaliksi. Kun elektroni irtoaa kovalenttisesta sidoksesta, se jättää tyhjiön. Kun lämpötila nousee, lisää elektronit hyppäävät johtoalueelle, luoden enemmän tyhjiöitä valenssialueella.

Piinin energiaosodiagrammi

Piinin energiaosodiagrammi näyttää elektronien energiatasot. Intrinsiikissä piinissä Fermi-taso sijaitsee energiavälin keskellä. Intrinsiikin piinin dopaus antajiaatomeilla tekee siitä n-tyypin, siirtäen Fermi-tason lähemmäs johtoalueen. Dopaus vastaanottajaatomeilla tekee siitä p-tyypin, siirtäen Fermi-tason lähemmäs valenssialueen.

Intrinsiikin piinin energiaosodiagrammi

Extrinsiikin piinin energiaosodiagrammi