Co je přímý polovodič?

Inženýři si mohou vybrat ze dvou hlavních typů polovodičů: přímý polovodič a nepřímý. Oba pracují různě s vodivými a valenčními pásy, které jsou důležité v elektrické energii, ale oba se také pokoušejí najít minimální rozdíl mezi těmito dvěma pásy. Přímý polovodič se používá, když mají valenční a vodivostní pásma stejnou hybnost. Tento polovodič je důležitý při radiační rekombinaci, při které elektron skočí z jednoho pásma do druhého.

Ve vědě o energii přímý polovodič pracuje se dvěma skupinami. Dolní pásmo je známé jako pásmo volnosti. Toto představuje minimální množství energie, kterou má elektron, protože elektron je stále vázán na atom; tyto elektrony mají velmi malou dynamiku. Vyšší z pásem je vodivé pásmo. K tomu dochází, když je elektron osvobozen od atomu a je schopen se volně pohybovat v atomové mříži a vytvářet energii.

Přímý polovodič se používá ke zmírnění energie z jednoho pásma do druhého. Aby se usnadnil proces pohybu elektronů, najde polovodič nejkratší cestu nebo cestu s nejmenším množstvím energie, aby se jeden elektron rozdělil od valenčního pásma a skočil do vodivého pásma. Nejjednodušší cesta mezi nimi je, když klesne dirigentské pásmo a objeví se valenční pásmo, čímž vytvoří malou mezeru mezi dvěma energetickými pásy.

Přímý polovodič lze použít, pouze pokud oba pásy vykonávají tento pohyb současně. To znamená, že obě pásma musí mít stejnou elektronovou hybnost. To je běžné zejména u elektroniky a zařízení s nízkým výkonem, protože není zapotřebí tolik hybnosti a pásma se mohou běžně pohybovat synchronně.

Aby přímý polovodič fungoval, musí elektron vycházet z valenčního pásma. To způsobí, že prorazí díru skrze valenční pásmo a výsledná energie se stane fotonem. Současně vodivé pásmo klesá, aby přijalo energii, protože se pohybuje od valenčního pásma a přes polovodič.

Nepřímý polovodič je podobný přímému, ale rozdíl je nalezen v tom, jak se obě pásma pohybují. V tomto schématu se valenční a dirigentské pásy pohybují samostatně, takže valence se objeví v jednom bodě, zatímco dirigování se sníží později. Nepřímý polovodič bere náboj z valenčního pásma, drží jej a čeká na pokles vodivého pásma, aby uložil energii.