실리콘에서 가시 광선은 가전 자대에서 전도대까지 대부분의 전자를 여기 할 수있을만큼 충분한가요?
반도체의 원자가 대 전자는 적절한 에너지가 다음과 같은 형태로 적용되면 전도대로 점프 할 수 있습니다 ( 이 링크 에서 Samares 의 답변에서 요점을 찾았으며 또한 의미가 있습니다).
- 열 에너지
- 광자 에너지
- 전기장
이 링크 에 따르면 , "빛의 적색 광자는 약 1.8eV의 에너지를 전달하는 반면 각 청색 광자는 약 3.1eV를 전달합니다."
그래서 만약 내가 밝은 방에 실리콘 고체 (각 실리콘이 다른 4 개의 다른 실리콘과 원자가 전자를 공유하는 실리콘-실리콘 격자를 가지고 있음)를 놓는다면, 대부분의 원자가 대 전자 (할 수있는)가 전도대로 점프?
이 링크 에서 실리콘의 밴드 갭이 1.1eV 라는 점을 감안할 때 , 가능한 전자는 조명이 밝은 방 (창문이나 전기 램프를 통한 자연광)에서 전도대로 승격 될 것으로 보입니다. 이는 가시광 선의 최소 광자 에너지가 밴드 갭보다 많기 때문입니다.
내 혼란은 특정 지점에서 비롯됩니다
- 위에서 언급 한 밴드 갭은 격자의 원자가 아닌 하나의 분리 된 원자에 대한 것일 수 있습니다.
- 위의 점이 틀리고 주어진 밴드 갭이 실제로 격자의 원자에 대한 것이라면 4 원자가 전자 모두에 대한 것입니까? 나는 하나의 전자가 점프 할 때 다른 3 개의 밴드 갭이 증가 할 것이라고 생각하는 경향이 있습니다.
따라서 조명이 밝은 방 에서 고정 된 온도에서도 가능한 한 가전 자대 전자로 전도대를 채울 것이라고 말하는 것이 맞 습니까 (온도 변화는 중요하지 않음)?
답변
첫째, 필요한 파장의 모든 광자가 캐리어 쌍을 생성하는 것은 아닙니다. 이것은 또한 흡수 계수에 의해 결정되는 특정 광자에 의한 흡수 물질의 침투와 같은 것들에 달려 있습니다. 이런 종류의 좋은 리소스 인 pveducation.org 웹 사이트를 추천합니다 . 또한 이것이 무슨 뜻인지 잘 모르겠지만 전자 수명이 매우 짧기 때문에 모든 전자를 한꺼번에 여기시키는 것은 불가능합니다.
혼란을 해결하려면 :
밴드 갭은 운동량에 따라 격자 전체에서 달라집니다. 일반적으로 사용되는 밴드 갭은 원자가와 전도대 사이의 가장 짧은 에너지 거리입니다. 따라서 간접 밴드 갭 반도체에서 포논 (격자 진동)도 흡수를 위해 필요합니다. 원자는 HOMO와 LUMO 사이에 있기 때문에 기술적으로 '밴드 갭'이 없습니다.
전자가 원자가 밴드로 이동함에 따라 양성자 전하는 더 적은 수의 전자에 퍼지므로 해당 원자의 나머지 전자는 제거하기가 더 어려워집니다 (단일 원자에서 시각화하기가 더 쉽습니다). 또한 실리콘 전자가 결합에 관여하므로 4 개를 모두 제거하면 구조가 붕괴됩니다.
이것이 도움이되기를 바랍니다.
당신이 무엇을 묻는지는 분명하지 않지만 어떤 원자가 전자가 일광에 노출되어 전도대에 흥분 될 수 있는지 묻는다면 대답은 아니오입니다. 청색광은 3eV의 에너지를 가지므로 원자가 대역 상단 아래에서 최대 2eV까지 원자가 전자 만 여기 할 수 있습니다. 원자가 대역은 2eV보다 훨씬 넓 습니다.
모든 원자가 전자를 동시에 자극 하려면 상당한 양의 에너지가 필요하며 어떤 시도도 즉시 Si 결정을 증발시킵니다.