Prepovedani pas
Prepovedani pas je energijski pas v območju od vrha valenčnega pasu do začetka prevodnega pasu. To je pas v katerem ni energetskih stanj elektronov in nobenega elektrona. Prepovedani pas se nahaja v izolatorjih in polprevodnikih. Prevodniki nimajo prepovedanega pasu, ker se valenčni in prevodni pas delno prekrivata. Velikost prepovedanega pasu običajno navajamo v elektronvoltih (oznaka eV). To je energija, ki jo potrebuje elektron, da se osvobodi in postane prosto se gibajoč nosilec naboja v kristalni mreži.
Prepovedani pas v polprevodnikih
[uredi | uredi kodo]![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Bandgap_in_semiconductor_sl.svg/250px-Bandgap_in_semiconductor_sl.svg.png)
V polprevodnikih in izolatorjih so elektroni samo v nekaterih pasovih. Iz teh pasov lahko preskočijo v drugi pas. Za preskok iz enega v drugi pas (npr. iz valenčnega pasu v prevodni pas) potrebujejo energijo. Energijo lahko dobijo z absorpcijo fonona ali fotona. Med valenčnim in prevodnim pasom je prepovedani pas ali energijska vrzel v kateri se ne more biti nobenega elektrona.
Način ločevanja med polprevodniki in izolatorji je stvar dogovora. Polprevodniki so snovi, ki imajo zelo ozek prepovedani pas.
Vrste prehodov iz valenčnega v prevodni pas
[uredi | uredi kodo]Neposredni prehod
[uredi | uredi kodo]![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/06/Bandstruktur_-_direkter_Band%C3%BCbergang_sl.svg/220px-Bandstruktur_-_direkter_Band%C3%BCbergang_sl.svg.png)
Kadar je v diagramu najmanjša vrednost prevodnega pasu neposredno nad največjo vrednostjo valenčnega pasu pravimo, da je prehod iz valenčnega v prevodni pas neposreden. Za prehod ni potrebna sprememba gibalne količine in zaradi tega ni potreben še tretji delec, tako kot pri posrednem prehodu. Primer: svetleča dioda.
Posredni prehod
[uredi | uredi kodo]![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/Bandstruktur_-_indirekter_Band%C3%BCbergang_sl.svg/220px-Bandstruktur_-_indirekter_Band%C3%BCbergang_sl.svg.png)
Pri posrednem prehodu v diagramu najmanjša vrednost prevodnega pasu ni neposredno nad največjo vrednostjo valenčnega pasu, ampak je premaknjena. V tem primeru pravimo, da je prehod iz valenčnega v prevodni pas posreden. Za takšen prehod je potreben dodatni kvaziimpuls. Pri prehodu elektrona razen fotona sodeluje še fonon, ki nastane ali pa se uniči. Primer: silicij.
Pregled širine prepovedanih pasov
[uredi | uredi kodo]V preglednici so podane vrednosti širine prepovedanega pasu za nekatere snovi:
Material | vrsta | energija v eV | |
---|---|---|---|
0 K | 300 K | ||
elementi | |||
C (diamant) | posredni | 5,4 | 5,46–6,4 |
Si | posredni | 1,17 | 1,12 |
Ge | posredni | 0,75 | 0,67 |
Se | neposredni | 1,74 | |
spojine iz skupine IV | |||
SiC 3C | posredni | 2,36 | |
SiC 4H | posredni | 3,28 | |
SiC 6H | posredni | 3,03 | |
spojine iz skupin III in V | |||
InP | neposredni | 1,42 | 1,27 |
InAs | neposredni | 0,43 | 0,355 |
InSb | neposredni | 0,23 | 0,17 |
InN | neposredni | 0,7 | |
InxGa1-xN | neposredni | 0,7–3,37 | |
GaN | neposredni | 3,37 | |
GaP 3C | posredni | 2,26 | |
GaSb | neposredni | 0,81 | 0,69 |
GaAs | neposredni | 1,52 | 1,42 |
AlxGa1-xAs | x<0,4 neposredni, x>0,4 posredni |
1,42–2,16 | |
AlAs | posredni | 2,16 | |
AlSb | posredni | 1,65 | 1,58 |
AlN | neposredni | 6,2 | |
spojine iz skupin II in VI | |||
TiO2 | 3,03 | 3,2 | |
ZnO | neposredni | 3,436 | 3,37 |
ZnS | 3,56 | ||
ZnSe | neposredni | 2,70 | |
CdS | 2,42 | ||
CdSe | 1,74 | ||
CdTe | 1,45 |
Temperaturna odvisnost širine prepovedanega pasu
[uredi | uredi kodo]Z rastočo temperaturo se manjša širina prepovedanega pasu. Največja je pri absolutni ničli, potem se naprej manjšakvadratno, nato linearno.
Zunanje povezave
[uredi | uredi kodo]- Teorija elektronskih pasov (angleško)
- Elektronski pasovi (simulacija) Arhivirano 2010-06-14 na Wayback Machine. {bikona en}}