Szilárd anyagok szerkezete

Tankönyv: 2.1
Példatár: -
Animáció: Vezetőképesség, Sávszerkezet

A szilárd anyagok kristályos szerkezetűek. A kristályrács csomópontjaiban lévő atomok a vegyértékelektronjaik segítségével kapcsolódnak egymáshoz.

Az atomokban az elektronok csak bizonyos energiaszinteken helyezkedhetnek el. A szilárd anyagokban az atomok egymásra hatása miatt az energiaszintek energiasávokba tömörülnek. Ezet az energiasávokat úgynevezett tiltott sávok választják el egymástól, az ilyen sávok energiaszintjeit az elektronok nem vehetik fel.Az atom legkülső elektronpályáinak megfelelő sávokat vegyértéksávoknak nevezzük. Ha az atomokat megfelelő energiával gerjesztjük, akkor a külső sávban található elektronok átkerülnek a vezetési sávba.

A tiltott sáv szélessége határozza meg az anyag fajlagos vezetőképességét, ami alapján az anyagokat három csoportba sorolhatjuk:

Vezetők:

A tiltott sáv szélessége nagyon keskeny: ΔE < 0,2 eV. Ezek az anyagok szobahőmérsékleten nagyon sok szabadelektronnal rendelkeznek.

Szigetelők:

A tiltott sáv szélessége olyan nagy (ΔE > 1,5 eV), hogy gerjesztés hatására is alig képződik bennük szabadelektorn.

Félvezetők:

A tiltott sáv szélessége (0,7 < ΔE  < 1,5) kisebb mint a fémeknél, gerjesztés hatására vezetési állapotba kerülnek.