Milyenek a szilícium energia-sávai
Mi a szilícium energia-sávai?
Szilícium definíciója
A szilícium definiálható egy fémes vezetők és izolátorok közötti tulajdonságokkal rendelkező fémes vezetőként, ami kulcsfontosságú az elektrotechnikában.
A szilícium kevesebb szabad elektronnal rendelkezik, mint egy vezető, de több, mint egy izolátor. Ez a különleges jellemző teszi a szilíciumot széles körben használt elemnek az elektrotechnikában. A szilícium két fajtájú energia-sávot tartalmaz: a vezetési sávot és a kötési sávot. A kötési sáv a kötési elektronok energiaszintjeiből alakul ki. Abszolút nulla (0 K) hőmérsékleten a kötési sáv tele van elektronokkal, és áram nem folyik.
A vezetési sáv a magasabb energiaszintű sáv, ahol a szabad elektronok találhatók, amelyek végig tudnak mozogni a szilíciumban. Ezek a szabad elektronok felelősek az áramfolyamért. A vezetési sáv és a kötési sáv közötti energiaköz lépés elnevezése a tilos energiaköz. Ez a köz lényeges, hogy megállapítsuk, hogy egy anyag fémes vezető, izolátor vagy fémes vezető-e.
A tilos energiaköz mérete határozza meg, hogy egy anyag fémes vezető, izolátor vagy fémes vezető-e. A fémes vezetőknél nincs energia-köz, az izolátoroknál nagy, míg a fémes vezetőknél közepes. A szilícium tilos energiaköze 1.2 eV 300 K-nál.
A szilícium kristályában a kovalens kötések tartják össze az atomokat, így a szilícium elektrikusan semleges. Amikor egy elektron eltérkozódik a kovalens kötéstől, egy lyukat hagy maga után. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, több elektron ugrik a vezetési sávba, így több lyuk jön létre a kötési sávban.
Szilícium energia-sáv diagramja
A szilícium energia-sáv diagramja bemutatja az elektronok energiaszintjeit. Az intrinszek szilíciumban a Fermi-szint középen helyezkedik az energia-közben. Ha adományozó atomokkal doperáljuk az intrinszek szilíciumot, akkor n-típusúvá válik, és a Fermi-szint közelebb kerül a vezetési sávhoz. Az elfogadó atomokkal történő doperálás p-típusúvá teszi, és a Fermi-szint közelebb kerül a kötési sávhoz.
Intrinszek szilícium energia-sáv diagramja
Extrinszek szilícium energia-sáv diagramja
