Điều gì là Dải Năng lượng của Silicon?
Các Dải Năng Lượng của Silicon là gì?
Định nghĩa Silicon
Silicon được định nghĩa là một chất bán dẫn có tính chất nằm giữa các chất dẫn điện và cách điện, rất quan trọng trong lĩnh vực điện tử.
Silicon được định nghĩa là một chất bán dẫn có ít electron tự do hơn so với chất dẫn điện nhưng nhiều hơn so với chất cách điện. Đặc điểm độc đáo này khiến silicon được sử dụng rộng rãi trong điện tử. Silicon có hai loại dải năng lượng: dải dẫn điện và dải hóa trị. Dải hóa trị được tạo thành bởi các mức năng lượng có electron hóa trị. Tại nhiệt độ tuyệt đối 0oK, dải hóa trị được lấp đầy bằng electron và không có dòng điện chảy.
Dải dẫn điện là dải mức năng lượng cao hơn, nơi tìm thấy các electron tự do có thể di chuyển khắp vật rắn. Các electron tự do này chịu trách nhiệm cho dòng điện. Khoảng cách năng lượng giữa dải dẫn điện và dải hóa trị được gọi là khoảng cấm năng lượng. Khoảng cách này quyết định liệu một vật liệu có phải là kim loại, chất cách điện hay chất bán dẫn.
Kích thước của khoảng cấm năng lượng quyết định liệu một vật rắn có phải là kim loại, chất cách điện hay chất bán dẫn. Kim loại không có khoảng cấm, chất cách điện có khoảng cấm lớn, và chất bán dẫn có khoảng cấm vừa phải. Silicon có khoảng cấm 1,2 eV tại 300 K.
Trong tinh thể silicon, các liên kết cộng hóa trị giữ các nguyên tử lại với nhau, làm cho silicon trung hòa về điện. Khi một electron thoát khỏi liên kết cộng hóa trị, nó để lại một lỗ trống. Khi nhiệt độ tăng, nhiều electron hơn nhảy vào dải dẫn điện, tạo ra nhiều lỗ trống hơn trong dải hóa trị.
Sơ đồ Dải Năng Lượng của Silicon
Sơ đồ dải năng lượng của silicon hiển thị các mức năng lượng của electron. Trong silicon nội tại, mức Fermi nằm ở giữa khoảng cấm. Bằng cách pha tạp silicon nội tại với các nguyên tử cho, nó trở thành loại n, đưa mức Fermi gần hơn với dải dẫn điện. Pha tạp với các nguyên tử nhận làm cho nó trở thành loại p, đưa mức Fermi gần hơn với dải hóa trị.
Sơ đồ Dải Năng Lượng của Silicon Nội Tại
Sơ đồ Dải Năng Lượng của Silicon Ngoại Tại
