Što su energetske zone kremika

Što su energetski pojasovi silicijuma?

Definicija silicijuma

Silicijum se definira kao poluprovodnik s svojstvima između provodnika i izolatora, ključan za elektroniku.

Silicijum se definira kao poluprovodnik s manje slobodnih elektrona od provodnika, ali više od izolatora. Ova jedinstvena karakteristika čini silicijum široko korištenim u elektronici. Silicijum ima dva tipa energetskih pojasova: provodni pojas i valentni pojas. Valentni pojas je formiran energijskim razinama s valentnim elektronima. Pri apsolutnoj nuli (0oK) temperatura, valentni pojas je ispunjen elektronima, a struja ne teče.

Provodni pojas je visok energetski pojas gdje se nalaze slobodni elektroni, koji se mogu krećati kroz čvrsto tijelo. Ovi slobodni elektroni su odgovorni za tok struje. Energetski razmak između provodnog i valentnog pojasa zove se zabranjeni energetski razmak. Taj razmak određuje je li materijal metal, izolator ili poluprovodnik.

Veličina zabranjenog energetskog razmaka određuje je li čvrsta tijela metal, izolator ili poluprovodnik. Metale nemaju razmak, izolatori imaju veliki razmak, a poluprovodnici imaju umjereno veliki razmak. Silicijum ima zabranjeni razmak od 1,2 eV pri 300 K.

U kristalu silicijuma, kovalentne veze drže atome zajedno, čime silicijum postaje električki neutralan. Kada elektron prekine svoju kovalentnu vezu, ostavlja rupu. S porastom temperature, više elektrona preskače u provodni pojas, stvarajući više rupa u valentnom pojasu.

Energetski dijagram pojasova silicijuma

Energetski dijagram pojasova silicijuma prikazuje energetske razinu elektrona. U intrinskom silicijumu, Fermi-jev nivo nalazi se u sredini energetskog razmaka. Doping intrinskog silicijuma donorskim atomima pretvara ga u n-tip, približavajući Fermi-jev nivo provodnom pojasu. Doping akceptorskim atomima pretvara ga u p-tip, približavajući Fermi-jev nivo valentnom pojasu.

Energetski dijagram pojasova intrinskog silicijuma

Energetski dijagram pojasova ekstrinskog silicijuma