Wat zijn de Energiebanden van Silicium
Wat zijn de Energiebanden van Silicium?
Definitie van Silicium
Silicium wordt gedefinieerd als een halfgeleider met eigenschappen die zich tussen die van een geleider en een isolator bevinden, cruciaal voor elektronica.
Silicium wordt gedefinieerd als een halfgeleider met minder vrije elektronen dan een geleider, maar meer dan een isolator. Deze unieke karakteristiek maakt silicium wijdverspreid gebruikt in elektronica. Silicium heeft twee soorten energiebanden: de geleidingsband en de valentieband. De valentieband wordt gevormd door energieniveaus met valentie-elektronen. Bij absolute 0oK temperatuur is de valentieband gevuld met elektronen, en er stroomt geen stroom.
De geleidingsband is de hogere energieniveau-band waar vrije elektronen, die zich door het vaste lichaam kunnen bewegen, worden gevonden. Deze vrije elektronen zijn verantwoordelijk voor de stroom. Het energiegap tussen de geleidingsband en de valentieband wordt het verboden energiegap genoemd. Dit gap bepaalt of een materiaal een metaal, isolator of halfgeleider is.
De grootte van het verboden energiegap bepaalt of een vaste stof een metaal, isolator of halfgeleider is. Metalen hebben geen gap, isolatoren hebben een groot gap, en halfgeleiders hebben een matig gap. Silicium heeft een verboden gap van 1,2 eV bij 300 K.
In een siliciumkristal houden covalente bindingen de atomen samen, waardoor silicium elektrisch neutraal is. Wanneer een elektron zich losmaakt van zijn covalente binding, laat het een gat achter. Naarmate de temperatuur stijgt, springen meer elektronen over naar de geleidingsband, waardoor meer gaten in de valentieband ontstaan.
Energiebanddiagram van Silicium
Het energiebanddiagram van silicium toont de energieniveaus van elektronen. In intrinsiek silicium bevindt zich het Fermi-niveau in het midden van het energiegap. Door intrinsiek silicium te doppen met donoratomen wordt het n-type, waardoor het Fermi-niveau dichter bij de geleidingsband komt. Doppen met acceptoratomen maakt het p-type, waardoor het Fermi-niveau dichter bij de valentieband komt.
Energiebanddiagram van Intrinsiek Silicium
Energiebanddiagram van Extrinsic Silicium
