ボーアによって与えられたエネルギー バンド理論によると、原子の殻のさまざまなレベルに離散量のエネルギーが常に存在します。また、エネルギー バンドのさまざまなカテゴリを 3 つの主要なクラスに分類するエネルギー バンド理論の関連性を説明しようとします。これらには、価電子帯、伝導帯、禁制帯が含まれます。

このディスカッションでは、禁じられたバンドのトピックを扱います 電気を伝導する役割に応じて、その重要性が異なります。

禁じられたギャップ

禁じられたエネルギーギャップまたは禁じられたギャップは、特定の材料の「伝導帯」と「価電子帯」の間のギャップです。名前からも分かるようにエネルギーの無い禁断のバンド。

これが、このタイプのバンドに電子がない理由です。ただし、価電子は通常、伝導帯に近づくときにこの経路を通過することに注意することが重要です。

ある場合に、禁止ギャップが大きい場合、価電子帯の電子が原子核に近いことを意味します。電子を所定の価電子帯の外に保持して押し出すには、まだ追加の外部エネルギーが必要です。これは、禁制エネルギー ギャップの測定値と等しくなければなりません。

禁制帯の大きさによって、導体、半導体、絶縁体などの物質が形成されます。このタイプのエネルギーギャップは通常非常に大きく、価電子帯の電子は通常、原子にしっかりと保持されます。ただし、数個の絶縁体の場合、温度が上昇し続けると、ある程度の伝導を示す可能性があります。

真性半導体バンドギャップ

禁制帯が何であるかがわかったので、真性半導体によって与えられる導電率レベルは、与えられたバンドギャップに大きく依存することに注意する必要があります。このような状況では、十分な熱エネルギーを持つ電子は、伝導がバンドギャップを通過するために必要なキャリアを充電するためにのみ利用できます。

異なるエネルギーレベルのエネルギーバンド構造には、それぞれの「固体材料」に固有の特性があります。バンドの構造のこの違いにより、さまざまな材料で観察される幅広い電気的特性が生じます。しかし、絶縁体や半導体の場合、電子は禁制帯と呼ばれる他の領域に属する特定の数のエネルギー帯に制限されます。このような場合、すでに上で説明したように、電子はあるバンドから別のバンドにすばやくジャンプできます。

半導体の特性を持つ任意の材料には、絶縁体の特性に従って動作を変更する中間サイズのバンドがあります。ただし、通常は最大融点よりも低く設定されている特定の温度で、電子が伝導帯に励起されることを許可することには、ゼロのコンテンツはありません。

禁制エネルギー ギャップに関する固体の種類

材料に応じて、固形キャンディーは 3 つの異なるカテゴリに分類されます –

• 半導体

半導体は、バンドギャップがゼロではなく、中間サイズの材料です。これらの材料は通常、非常に基本的なレベルで絶縁体として動作し、電子が特定の温度で伝導帯に熱励起を生成できるようにします。

• 指揮者

これらの材料は、電流をある材料から別の材料に伝達する大きな可能性を秘めています。伝導帯と価電子帯の間に禁制帯がないため、2 つのバンドが重なる状況が生じます。ただし、これらの場合、特定の室温で見られる自由電子の数は通常大きいことを知っておくことが重要です。このカテゴリの最も一般的な材料には、電流を通すことができるため、金、アルミニウム、銀、銅が含まれます。

• 断熱材

絶縁体は大きなエネルギーガスを持つ物質であり、価電子帯から伝導帯への電子の移動がないため伝導しません。現在、一方の端からもう一方の端への電子の移動がないため、電気はこれらの材料を通過できません。これらの材料は導電率が非常に低く、抵抗率が高いためです。断熱材の最も顕著な例には、ガラスや木材が含まれます。

固体のバンド理論

固体のバンド理論は、電子が金属固体内で発生する量子状態を説明します。このような状況では、すべての分子は異なる離散エネルギー レベルで構成され、分子内で電子が移動します。

• パウリの排他原理に従い、電子は原子内の特定のエネルギー軌道で失敗します。

• 分子の場合、2 つの原子軌道が集まって、2 つの異なるエネルギー レベルを持つ分子軌道を形成します。

結論

一言で言えば、禁制帯は、特定の材料のギャップの 3 つのカテゴリの 1 つと結論付けることができます。この特定のタイプのギャップは、伝導帯と価電子帯の間に存在しますが、エネルギー量はありません。これに加えて、このバンドには電子が留まらないことに注意する必要があります。代わりに、伝導帯に近づきながらこの通路を通過します。

さらに、禁制エネルギーギャップが大きい場合、価電子帯の電子は通常、核に向かってきつく保たれます。したがって、電子は常に、価電子帯の外に出て禁制エネルギーガスと等しくなるために、いくらかの余分な外部エネルギーを必要とします.