Kas ir silīcija enerģijas zonas?

Kādi ir šķidra silīcija enerģijas josli?

Silīcija definīcija

Silīcijs definēts kā poluprovadītājs ar īpašībām starp provadītāju un izolatoru, kas ir būtisks elektronikai.

Silīcijs definēts kā poluprovadītājs ar mazāk brīviem elektroniem nekā provadītājam, bet vairāk nekā izolatoram. Šī unikālā īpašība padara silīciju plaši izmantotu elektronikā. Silīcijam ir divas enerģijas joslus: provadīšanas josla un valentnes josla. Valentnes josla veidojas no energostāvumiem ar valentnes elektronu. Absolūti 0oK temperatūrā valentnes josla ir aizpildīta ar elektroniem, un strāva nestrādā.

Provadīšanas josla ir augstākas enerģijas josla, kurā atrodami brīvie elektroni, kas var kustēties caur solidu. Šie brīvie elektroni ir atbildīgi par strāvas plūsmu. Enerģijas atstarpe starp provadīšanas joslu un valentnes joslu sauc par aizliegto enerģijas atstarpēm. Šis gabals nosaka, vai materiāls ir metāls, izolators vai poluprovadītājs.

Aizliegtās enerģijas atstarpes izmērs nosaka, vai solīds ir metāls, izolators vai poluprovadītājs. Metāliem nav atstarpes, izolatoriem ir liela atstarpe, savukārt poluprovadītājiem ir vidēja atstarpe. Silīcijam ir aizliegta atstarpe 1.2 eV pie 300 K.

Silīcija kristālā atomus savieno kovalentie saistījumi, padarot silīciju elektriski neitrālu. Kad elektrons atbrīvojas no savas kovalentās saites, tas atstāj tukšumu. Kad temperatūra palielinās, vēl vairāk elektronu pāriet uz provadīšanas joslu, radot vairāk tukšumu valentnes joslā.

Silīcija enerģijas joslu diagramma

Silīcija enerģijas joslu diagramma rāda elektronu enerģijas līmeņus. Intrinsiskajā silīcijā Fermi līmenis atrodas enerģijas atstarpes vidū. Ja intrinsisko silīciju apdzes ar donora atomiem, tas kļūst par n-tipa, pārvietojot Fermi līmeni tuvāk provadīšanas joslai. Apdzes ar akseptora atomiem, tas kļūst par p-tipa, pārvietojot Fermi līmeni tuvāk valentnes joslai.

Intrinsiskā silīcija enerģijas joslu diagramma

Ekstrinsiskā silīcija enerģijas joslu diagramma