Энергетические зонные диаграммы
В твердом теле, в частности в полупроводнике,
вследствие взаимодействия соседних атомов энергетические уровни расщепляются.
В результате возникают области, или зоны, разрешенных
значений энергии, между которыми находятся запрещенные
зоны. Если кристалл является идеальным, то электрон не может иметь
в нем энергию, соответствующую энергии запрещенной зоны. Для глубоких уровней
расщепление оказывается небольшим, так как находящиеся на них электоны
экранируются внешними оболочками и их взаимодействие с соседними атомами
является несущественным. Для внешних электронных оболочек расщепление может
составлять несколько электрон-вольт. Зона, образуемая этими уровнями, называется
валентной зоной.
Наряду с заполненными уровнями в атоме имеются и более высокие уровни,
которые обычно являются пустыми. Такие уровни могут заполняться, если атом
захватывает лишний электрон и превращается в отрицательно заряженный ион.
В твердом теле происходит также расщепление незанятых уровней и образование
незаполненной зоны. Такая зона называется зоной проводимости.
При температуре T=0 K она является совершенно свободной, не имея на своих
энергетических уровнях ни одного электрона (при температуре T=0 K валентная
зона всегда полностью заполнена электронами). Между валентной зоной и зоной
проводимости располагается запрещенная зона.