バンド理論について 常温においてケイ素が半導体としての性質を示すことをバンド理...

ichigeki708さん

電気電子の院生です。
宜しくお願いします。

バンド理論は、価電子帯や伝導帯や禁制帯等の帯(band)を表わす理論である。
原子は、K殻L殻M殻…が存在し、その殻を移動するのに電子が存在する事の出来ない禁制帯を通らなければならない。
この禁制帯の幅が大きい程抵抗率が高く、小さい程導電率が高くなる。
ちなみに電子が存在出来る所を許容帯という。
許容帯は、完全に電子が満たされた価電子帯と自由電子が存在する伝導帯に分かれる。

SiをNaと比べながら説明を行う。
Naは金属であるから、自由電子を持った原子である。
Naの自由電子は、3sの伝導帯にある。
これは、電気伝導性の良い金属の特徴の1つである。
一方、Siは3sと3pの価電子は原子に強く束縛された状態にあり、自由に動く事は出来ない。
よって、Siの伝導帯は空の状態なのである。
価電子帯と伝導帯の間に適度なエネルギーギャップが存在するのは、半導体の特徴である。
Naの低効率は4.8*10＾(-8)[Ωm]で、純粋なSiの抵抗率は2.3*10＾3 [Ωm]です。

Eg:エネルギーギャップは、禁制帯を超えるのに必要なエネルギー。