10.2
材料は、大きく分けて金属、絶縁体、半導体の3種類に分類されます。
金属は、価電子帯と伝導帯が重なるため、エネルギーバンドギャップがありません。これにより、自由電子の移動が可能になり、金属は優れた電気伝導体になります。
対照的に、絶縁体には大きなエネルギーバンドギャップがあり、通常は3 eVを超えます。周囲温度では、熱エネルギーまたは印加電界が価電子帯から伝導帯にかなりの数の電子を促進するのに十分でないため、伝導は発生せず、伝導性が低くなります。
シリコンのような従来の半導体は、約1.1eVの狭いエネルギーバンドギャップを示します。周囲温度では、かなりの数の電子が価電子帯から伝導帯まで熱励起され、電流が小さくなります。
この遷移により、キャリアが生成されます。自由電子は伝導帯のキャリアとして機能し、電子の不在によって生成される空隙(正孔)は価電子バンドのキャリアとして機能します。
半導体は、温度、光照明、ドーピング不純物などの要因の影響を受けて、中程度の導電性を示します。
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