半導体におけるバンドギャップとは? わかりやすく解説

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半導体におけるバンドギャップ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/16 09:21 UTC 版)

バンドギャップ」の記事における「半導体におけるバンドギャップ」の解説

電子バンドギャップ越えて価電子帯伝導帯の間を遷移するには、バンドギャップ幅以上の大きさエネルギー(光や熱)を吸収または放出する必要がある半導体素子においてはこのようなバンドギャップ周辺での電子遷移制御することによって、様々な機能実現している。 バンドギャップE-k空間上におけるバンド間の隙間であるため、バンドギャップ越えて遷移するには、エネルギー(E)だけでなく、波数(k)合わせる必要がある波数変化しない遷移直接遷移)ならば光だけで遷移可能である。波数異な遷移間接遷移)の場合格子振動との相互作用介する遷移となる。 バンドギャップ大き物質光子によって電子励起されにくくそのまま光子通過するため、可視光波長域のエネルギー以上に大きなバンドギャップを持つ物質透明になるバンドギャップ大きさ禁制帯幅)を表す単位としては通常電子ボルト(eV)が用いられる例えシリコンバンドギャップは約1.2 eVヒ化ガリウムでは約1.4 eVワイドギャップ半導体窒化ガリウムでは約3.4 eVである。物質内部伝導寄与する電子ポテンシャルエネルギーが1eV変化することは、物質全体電位が1 V変化することに相当するバンドギャップ大きさは、PN接合などを動作させる時に必要な印加電圧大きく影響する。たとえばシリコンダイオード通常0.60.7 V程度動作するが、窒化ガリウム青色発光ダイオード動作させるには、3 V越え電圧供給する必要があるPN接合の項も参照)。

※この「半導体におけるバンドギャップ」の解説は、「バンドギャップ」の解説の一部です。
「半導体におけるバンドギャップ」を含む「バンドギャップ」の記事については、「バンドギャップ」の概要を参照ください。

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