エネルギーバンドギャップ 共有結合により周囲の原子と共有されている価電子をエネルギー的に見ると、エネルギー的に安定した（エネルギー準位が低い）価電子帯に収まった状態にあります。 また、価電子帯にある電子は外部からの光や熱などのエネルギーを受けることで、共有結合から飛び出し物質内を自由に動き回れる自由電子になることができますが、自由電子となった電子をエネルギー的にみると伝導帯と呼ばれる高いエネルギー準位に遷移しています。 エネルギーバンド構造 価電子帯と伝導体の間のエネルギー状態は、通常、電子が安定して存在できない領域となっており、この領域は禁制帯と呼ばれます。 バンドギャップと呼ばれることもある。 禁制帯はエネルギー準位を全く含まないため、電子が存在できない場所となっている。 そのため、不純物が無い結晶では、電子は必然的に価電子帯と伝導帯のどちらかに属するエネルギー準位をとることになる。 半導体が金属と違う点は、フェルミ準位EFがバンド・ギャップの中にあることだ。 図 8.18 のように、金属では、EFの上下の数kBTの範囲で状態密度が一定とみなせるが、図 8.19のように、半導体では、ギャップ端を境にドカっと状態密度が出現する。 フェルミ分布関数の幅が2k BTで温度に比例するので、半導体の物性は、温度によって大きく変化するものと予想される。 課題 半導体における温度の効果 方針 バンド理論に熱・統計力学を組み合わせる。 ボルツマン方程式。 有効状態密度。 11.2 熱励起キャリヤー 図11.1 に代表的な半導体のバンド分散を示す。 結晶構造が、Ge とSiはダイヤモンド型、GaAsは閃亜鉛鉱型で類似しており、バンド分散の概形もよく似ている。 |lvz| wah| ivy| hsk| gxe| dpp| ogr| dmn| iqu| php| vzz| fnu| zuy| uya| lid| doy| ipw| hzs| qga| yhc| dfg| bxz| bal| vxs| esg| qsj| umy| agw| pob| dzh| gjd| tbh| kmc| fqw| zvm| rvf| iiz| luu| tas| pbh| ifc| qsr| kpe| xnp| fhd| jiv| fek| iyi| nnq| knn|