Cosa sono le fasce di energia del silicio?
Quali sono le bande di energia del silicio?
Definizione di Silicio
Il silicio è definito come un semiconduttore con proprietà intermedie tra quelle di un conduttore e di un isolante, fondamentale per l'elettronica.
Il silicio è definito come un semiconduttore con meno elettroni liberi rispetto a un conduttore ma più di un isolante. Questa caratteristica unica rende il silicio ampiamente utilizzato nell'elettronica. Il silicio ha due tipi di bande di energia: la banda di conduzione e la banda di valenza. La banda di valenza è formata da livelli di energia con elettroni di valenza. Alla temperatura assoluta di 0°K, la banda di valenza è piena di elettroni e non scorre corrente.
La banda di conduzione è la fascia di livello energetico superiore in cui si trovano gli elettroni liberi, che possono muoversi attraverso il solido. Questi elettroni liberi sono responsabili dello scorrimento della corrente. Lo spazio energetico tra la banda di conduzione e la banda di valenza è chiamato divieto di energia. Questo divieto determina se un materiale è un metallo, un isolante o un semiconduttore.
La dimensione del divieto di energia determina se un solido è un metallo, un isolante o un semiconduttore. I metalli non hanno un divieto, gli isolanti hanno un divieto ampio, mentre i semiconduttori hanno un divieto moderato. Il silicio ha un divieto di energia di 1,2 eV a 300 K.
In un cristallo di silicio, i legami covalenti tengono insieme gli atomi, rendendo il silicio elettricamente neutro. Quando un elettrone si stacca dal suo legame covalente, lascia un buco. Con l'aumento della temperatura, più elettroni saltano nella banda di conduzione, creando più buchi nella banda di valenza.
Diagramma delle bande di energia del silicio
Il diagramma delle bande di energia del silicio mostra i livelli energetici degli elettroni. Nel silicio intrinseco, il livello di Fermi si trova al centro del divieto di energia. Dopeggiare il silicio intrinseco con atomi donatori lo rende n-type, spostando il livello di Fermi più vicino alla banda di conduzione. Dopeggiare con atomi accettori lo rende p-type, spostando il livello di Fermi più vicino alla banda di valenza.
Diagramma delle bande di energia del silicio intrinseco
Diagramma delle bande di energia del silicio extrinseco
