Енергетичні діаграми напівпровідників

На рис.1 подані енергетичні діаграми різних матеріалів, на яких:

q В – валентна зона, в якій усі рівні при температурі абсолютного нуля заповнені електронами;

q З – заборонена зона, в якій енергетичні рівні відсутні;

q П – зона провідності, на енергетичні рівні якої можуть переходити електрони при збудженні атомів.

Для того щоб електрон міг перейти з валентної зони в зону провідності йому необхідно надати енергію, більшу ніж ∆W.

У металів заборонена зона відсутня, тому при кімнатній температурі велика кількість електронів, яка перейшла з валентної зони в зону провідності, забезпечує металам високу електропровідність.

У діелектриків ∆W > 3…4 еВ (1 еВ = 1,6 ∙ 10 ⁻⁹ Дж; 1 Дж =1 кг м²/с²) і за звичайних умов електрони провідності практично відсутні.

∆W_Ge = 0,72 еВ, ∆W_Sі = 1,12 еВ. Ці напівпровідники належать до ІV групи періодичної системи елементів Менделєєва і мають по чотири валентних електрони. ∆W_GаАs = 1,42 еВ.