シリコンでは、可視光はほとんどの電子を価電子帯から伝導帯に励起するのに十分ですか？
適切なエネルギーが次の形式で適用されると、半導体の価電子帯電子が伝導帯にジャンプする可能性があります（このリンクでサマレスの答えからポイントを見つけました。これも理にかなっています）。
- 熱エネルギー
- 光子エネルギー
- 電界
このリンクによると、「光の赤い光子は約1.8電子ボルト（eV）のエネルギーを運び、各青い光子は約3.1eVを透過します。」
したがって、シリコンソリッド（各シリコンが他の4つのシリコンと価電子を共有するシリコン-シリコン格子を持つ）を明るい部屋に置くと、価電子帯の電子の大部分（それが可能）は伝導帯にジャンプしますか？
このリンクから、シリコンのバンドギャップは1.1eVであるため、明るい部屋（窓や電灯からの自然光）では、有能な電子が伝導帯に昇格するように思われます。これは、可視光からの最小光子エネルギーがバンドギャップよりも大きいためです。
私の混乱は特定の点から来ています
- 上記のバンドギャップは、格子内の原子ではなく、1つの孤立した原子の場合があります。
- 上記の点が間違っていて、与えられたバンドギャップが実際に格子内の原子のものである場合、それは4つの価電子すべてのものですか？1つの電子がジャンプすると、他の3つの電子のバンドギャップが大きくなるのではないかと思う傾向があります。
それで、明るい部屋では、一定の温度であっても、伝導帯が価電子帯の電子で可能な限り満たされると言うのは正しいですか（温度変化は問題ではありません）？
回答
まず、必要な波長のすべての光子がキャリアペアを生成するわけではありません。これは、吸収係数によって決定される特定の光子による吸収体材料の浸透などにも依存します。この種のことのための良いリソースであるウェブサイトpveducation.orgをお勧めします。また、これが何を意味するのかはわかりませんが、電子の寿命が非常に短いため、一度にすべての電子を励起することは不可能です。
混乱のポイントに対処するには：
バンドギャップは、運動量に基づいて格子全体で変化します。一般的に使用されるバンドギャップは、価電子帯と伝導帯の間の最短のエネルギー距離です。したがって、間接バンドギャップ半導体では、吸収のためにフォノン（格子振動）も必要です。原子はHOMOとLUMOの間にあるため、技術的には「バンドギャップ」はありません。
電子が価電子帯に移動すると、陽子の電荷がより少ない電子に拡散するため、その原子の残りの電子を取り除くのが難しくなります（これは単一の原子で視覚化するのが簡単です）。また、シリコン電子は結合に関与しているため、4つすべてを削除すると構造が崩壊します。
これが少し役立つことを願っています。
何を尋ねるのかは明確ではありませんが、日光にさらされることで価電子が伝導帯に励起されるかどうかを尋ねると、答えはノーです。青色光のエネルギーは3eVであるため、価電子帯の最上部から2eVまでしか価電子を励起できません。価電子帯は2eVよりはるかに広い。
すべての価電子を同時に励起するには、かなりの量のエネルギーが必要であり、どんな試みでも、Si結晶を即座に蒸発させます。