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標題: 禁帶
 
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禁帶

在固態物理,或帶隙,能隙或是固體的能量範圍內的帶隙,可以是任何電子狀態不存在。 (電子伏特)的半導體的傳導帶底部和所述絕緣體中的價帶的上端之間的能量差的曲線圖中的電子能帶結構的固體一般表示的帶隙。移動的電荷載體是相同的,該固體的所需材料固定外層電子的核心軌跡內的能量,可自由移動。因此,帶隙是一個主要因素,確定電導率的固體。而對於重疊的導體,或不帶隙和非常小的導帶原子,具有大的帶隙的材料,具有小的帶隙的人一般是絕緣體半導體是。

半導體物理



的半導體的能帶結構。
所有固體的能帶結構,其自身的特點。中的能帶結構的這種變化是負責用於範圍廣泛的各種材料中觀察到的電特性。電子半導體和絕緣體的能帶,禁止在其他地區。的術語“帶隙”是指底部的導帶和價帶的上端之間的能量差。 E是在一個樂隊,你將能移動到其他。然而,跳從價帶電子到導帶,這種轉換需要一定的最小量的能量。所需要的能量是不同的,從其他材料。前者能夠獲得足夠的能量以通過吸收或移動到導帶,(光)光子(或​​列)的聲子。

半導體中起到在絕對零度的絕緣體,它是一個用的帶隙的材料,不為0時是小的,它是在低於其熔點的溫度下,能夠進行在導帶中的電子的熱激發。另一方面,具有大的帶隙的材料是絕緣體。有時他們可能符合與導帶的原子重疊,不存在帶隙。

強烈地依賴於它自己的導電半導體帶隙。僅可用於在電子傳福音使節是具有足夠的熱能,在整個頻帶間隙興奮。

能隙工程的過程控制的帶隙的材料來控制半導體合金的具體成分,如砷化銦鋁砷化鎵鋁,和InGaAs,改變。您還可以配置數據交換單層束外延技術如分子。使用這些方法中的設計的太陽能電池的異質結雙極型晶體管(HBT),和一個激光二極管。

在半導體和絕緣體之間的區別是一個習慣問題。一種方法是認為的一種絕緣體和半導體的帶隙窄。絕緣子的帶隙較大,一般[參考]半導體不考慮需要,是沒有可能的半導電性的問題,在實際情況中,更常見的超過3 EV發生。在確定分類的電子遷移率材料的非正式的作用。

增加的溫度降低的傾向的半導體的帶隙能量。導致的的原子的原子的振動的振幅之間的間距增加是當溫度上升時更大。晶格聲子和自由電子和空穴之間的進一步的交互影響的一個小的範圍內的帶隙。可以是[1]中所述的代表性的帶隙能量的經驗Varshni溫度之間的關係,

(0),和αβ是常數的情況下的材料。 [2]
一般是固定的帶隙半導體晶體的能量狀態持續。有晶體的量子點可以進行修改,以產生一個範圍內的能量之間的導帶和價帶中的帶隙的大小按照。被稱為量子限制效應[3]。

的帶隙是依賴於壓力。將是直接或間接地,可能只有按照與電子的能帶結構的帶隙。

數學分析[編輯]
玻爾茲曼因子給出經典的兩個能量差ΔE的狀態由電子佔據的比例的概率:


地區:

ΔE是能量差
k是玻爾茲曼時刻表
T是溫度。
國家(或化學勢),佔½在費米能級的概率。如果有1 EV費米能級的能帶隙是在中間的,這個比例是10-9在熱能,在室溫下2.0⋅25.9毫電子伏特的電子的20。

太陽能電池[編輯]


提供密集型陽光,最大可能的單結太陽能電池的效率 - 作為一個功能的帶隙的半導體限Queisser - 肖克利釋放。如果太低,下列多數光子,具有更​​多的能量比,需要激發電子的帶隙,如果太高的其餘部分被浪費掉了,和一個帶隙我將無法吸收的太陽光的光子。馬蘇帶隙在山頂附近的曲線,碲化鎘(1.1eV)一(1.5電子伏特),例如,使用矽半導體在太陽能電池市場上的一般。肖克利 - 使一個串聯型太陽能電池,Queisser限制被超過磡西爾克魯爾作業相結合的其他的帶隙的能量和物質。
確定哪些吸收太陽光譜的光學帶隙的太陽能電池單元(見下文)的一部分。包括:半導體發光介質和上面向下轉換的光子能量的帶隙能量的帶隙附近的發光太陽能轉換的太陽能電池使用的[4]。 [5]

光學帶隙的電子對

在這篇文章中激子的激子結合能(E行 - 空穴對)是電子和電洞繪製每個(以產生足夠的能量來分隔足夠的能量,最後是可能的光子)其他。在這種情況下,“電動帶隙”和“光學帶隙”(以下簡稱“差距”交通)之間是有區別的。的閾值中的光學帶隙的臨界狀態吸收的光子產生電子 - 空穴對的傳輸間隙沒有被綁定在一起。 (光學帶隙為低於能隙運輸的)。

這些矽的帶隙,如砷化鎵,在幾乎所有的無機半導體,近(非常小的激子結合能)那裡的電子和空穴之間的相互作用,並作為結果,在本質上是相同的光學和電子中,它們之間的差值將被忽略。然而,有機半導體,例如,在某些系統中,所不同的是顯著。

光子學與phononics [編輯]

如果你忽略了隧穿效應或阻帶帶隙的光子,光子的頻率範圍內,從來沒有發送任何材料的光子通過。文章表現出這種行為被稱為光子晶體。

適用於相同的物理聲子晶體中聲子的。

發布[編輯]
2012-11-3 01:58 PM#1
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