直接半導体とは？

エンジニアが選択できる半導体には、直接半導体と間接半導体の2種類があります。 両方とも、電気エネルギーにおいて重要な伝導帯と価電子帯で異なる方法で機能しますが、2つの帯の最小の差を見つけようとします。 価電子帯と伝導帯の運動量が同じ場合、直接半導体が使用されます。 この半導体は、電子が一方のバンドから他方のバンドにジャンプする放射再結合において重要です。

エネルギーの科学では、直接半導体は2つのバンドで動作します。 下側のバンドは、バランスバンドとして知られています。 電子はまだ原子に結合しているため、これは電子が持っているエネルギーの最小量を表します。 これらの電子の運動量はほとんどありません。 高い方のバンドが伝導バンドです。 これは、電子が原子から解放され、原子格子内を自由に動き回ってエネルギーを生成できる場合に発生します。

直接半導体は、あるバンドから別のバンドへのエネルギーを緩和するために使用されます。 電子を移動させるプロセスを容易にするために、半導体は、1つの電子が価電子帯から分割されて伝導帯にジャンプするための最短の方法、つまりエネルギー量が最も少ない経路を見つけます。 2つの間の最も簡単なパスは、伝導帯が低下し、価電子帯が上昇し、2つのエネルギー帯の間に小さなギャップが生じる場合です。

直接半導体は、両方のバンドがこの動きを同時に実行する場合にのみ使用できます。 これは、両方のバンドが同じ電子運動量を持たなければならないことを意味します。 これは主に低消費電力の電子機器やデバイスで一般的です。これは、必要な勢いがあまりなく、バンドが同期して移動できるためです。

直接半導体が機能するためには、電子が価電子帯から出てくる必要があります。 これにより、価電子帯を通して穴が裂け、結果として生じるエネルギーが光子になります。 同時に、伝導帯は価電子帯から半導体を通って移動するため、エネルギーを受け入れるために低下します。

間接半導体は直接半導体と似ていますが、2つのバンドの動きに違いがあります。 このスキーマでは、価電子帯と伝導帯が別々に移動するため、原子価はある時点で上昇し、伝導は後で低下します。 間接半導体は、価電子帯から電荷を取り出して保持し、伝導帯が低下してエネルギーを蓄積するのを待ちます。