elektronenergi båndgap

Illustrasjon av bånd og gap i ulike materialer. Ferminivået er energien til det elektronet som har høyest energi i materialet. Dersom Ferminivået befinner seg i et tilgjengelig energibånd, vil materialet oppføre seg som et metall og lede elektrisk strøm. I en halvleder og isolator faller Ferminivået mellom to energibånd, det vil si innenfor et båndgap. Slike materialer er derfor dårlige elektriske ledere. En halvleder er forskjellig fra en isolator ved at enten båndgapet er betydelig mindre eller at Ferminivået ligger mye nærmere et tilgjengelig energibånd.

Illustrasjon av båndgap i ulike typer materiale.
Lisens: CC BY SA 3.0

Et båndgap er en fysisk størrelse som sier noe om hvilke energier elektroner i et materiale kan ha. Nærmere bestemt kan elektronene i materialet ikke ha energier som ligger inni båndgapet.

Dersom et båndgap eksisterer i et materiale, vil størrelsen på gapet være avgjørende for den elektriske ledningsevnen til materialet.

Beskrivelse

Materialer består av atomer som inneholder elektroner. Disse elektronene befinner seg i ulike energinivåer som kan beskrives av den fysiske teorien kvantemekanikk. Alle de tilgjengelige energinivåene utgjør sammen det som kalles for en båndstruktur til materialet. Et bånd er et sett med tillatte energier som elektronene i materialet kan ha.

Energibåndene i materiale kan være adskilt av regioner hvor ingen tillatte energier eksisterer. Disse regionene kalles for båndgap. Jo større båndgapet er, jo vanskeligere er det for elektroner å flytte seg fra et bånd til båndet over. En slik forflytning er nødvendig for at materialet skal kunne transportere elektrisk strøm. Dermed avgjør båndgapet, sammen med i hvilken grad et energibånd er fylt av elektroner, den elektriske ledningsevnen til materialet.

Størrelsen på båndgapet avgjør om materialet klassifiseres som en halvleder eller isolator. Det finnes ingen universelt akseptert størrelse på båndgapet som skiller de to typene materiale. Materialer med båndgap godt under 1 elektronvolt (eV) kalles som regel halvledere, mens materialer med båndgap godt over 1 eV som regel kalles isolatorer.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg