Šta su energetske zone silicijuma

Šta su energetske zone silicijuma?

Definicija silicijuma

Silicijum se definiše kao poluprovodnik sa osobinama između onih konduktera i izolatora, ključan za elektroniku.

Silicijum se definiše kao poluprovodnik sa manje slobodnih elektrona od konduktera, ali više od izolatora. Ova jedinstvena karakteristika čini silicijum široko korišćenim u elektronici. Silicijum ima dve vrste energetskih zona: zonu provodnosti i valentnu zonu. Valentna zona formirana je energijskim nivoima sa valentnim elektronima. Na apsolutnoj nuli temperature, valentna zona je ispunjena elektronima, i ne teče struja.

Zona provodnosti je zona višeg energetskog nivoa gde se nalaze slobodni elektroni koji mogu da se kreću kroz čvrsto tijelo. Ovi slobodni elektroni su odgovorni za tok struje. Energija razmak između zone provodnosti i valentne zone naziva se zabranjeni energijski razmak. Ovaj razmak određuje da li je materijal metal, izolator ili poluprovodnik.

Veličina zabranjenog energetskeg razmaka određuje da li je čvrsto tijelo metal, izolator ili poluprovodnik. Metali nemaju razmak, izolatori imaju veliki razmak, a poluprovodnici umjereni razmak. Silicijum ima zabranjeni razmak od 1.2 eV na 300 K.

U kristalu silicijuma, kovalentne veze drže atome zajedno, čime se silicijum čini električno neutralan. Kada elektron prekine svoju kovalentnu vezu, ostavlja rupu. Sa porastom temperature, više elektrona preskače u zonu provodnosti, stvarajući više rupa u valentnoj zoni.

Energetski dijagram zon silicijuma

Energetski dijagram zon silicijuma pokazuje energijske nivoe elektrona. U intrinskom silicijumu, nivo Fermina nalazi se u sredini energetskeg razmaka. Doping intrinskog silicijuma donor atomskim elementima pretvara ga u n-tip, približavajući nivo Fermina zoni provodnosti. Doping akceptor atomskim elementima pretvara ga u p-tip, približavajući nivo Fermina valentnoj zoni.

Energetski dijagram zon intrinskog silicijuma

Energetski dijagram zon ekstrinskog silicijuma