Vad är en direkt halvledare?
Det finns två huvudtyper av halvledare som ingenjörer kan välja: en direkt halvledare och en indirekt. Båda arbetar på olika sätt med lednings- och valensband, som är viktiga för elektrisk energi, men båda försöker också hitta den minimala skillnaden mellan de båda banden. En direkt halvledare används när valens- och konduktionsbanden har samma fart. Denna halvledare är viktig vid strålkombination där en elektron hoppar från ett band till ett annat.
I energivetenskapen arbetar en direkt halvledare med två band. Det nedre bandet kallas valancebandet. Detta representerar den minimala mängden energi en elektron har, eftersom elektronen fortfarande är bunden till en atom; dessa elektroner har väldigt lite fart. Det högsta av bandet är ledningsbandet. Detta händer när elektronen frigörs från en atom och fritt kan röra sig i ett atomgitter och producera energi.
En direkt halvledare används för att mildra energi från ett band till ett annat. För att underlätta processen att flytta elektronerna, hittar halvledaren det kortaste vägen, eller vägen med den lägsta mängden energi, för en elektron att dela sig från valensbandet och hoppa in i ledningsbandet. Den enklaste vägen mellan de två är när ledningsbandet faller ner och valensbandet kommer upp, vilket skapar ett litet gap mellan de två energibandena.
Direkt halvledare kan endast användas om båda bandet utför denna rörelse samtidigt. Detta innebär att båda banden måste ha samma elektronmoment. Detta är vanligtvis inom elektronik och enheter med låg effekt, eftersom det inte krävs mycket fart och banden ofta kan röras i synk.
För att den direkta halvledaren ska fungera måste en elektron komma upp från valensbandet. Detta får den att riva ett hål genom valensbandet och den resulterande energin blir en foton. Samtidigt faller ledningsbandet ner för att ta emot energin, eftersom det rör sig från valensbandet och genom halvledaren.
En indirekt halvledare liknar en direkt, men skillnaden finns i hur de två banden rör sig. I detta schema rör sig valens- och ledningsbanden var för sig, så att valensen kommer upp vid en punkt, medan ledningen kommer ner senare. Den indirekta halvledaren tar laddningen från valensbandet, håller den och väntar på att ledningsbandet sjunker för att avsätta energin.