energiasávok
(sávelmélet, sávmodell, tiltott sáv, vezetési sáv)

Azok az energiatartományok, amelyekkel az elektronok rendelkezhetnek egy szilárd anyagban.

Egy egyedi atomban az elektronok diszkrét energiaszinteken léteznek.
Egy kristályban, ahol szorosan, egymáshoz közel egy rácsban nagyszámú atom van, az elektronokra számos szomszédos atommag hat, és az élesen meghatározott energiaszintek megengedett energiasávvá alakulnak.
A szilárd anyagok energiaszintjeinek e közelítését gyakran nevezik sávelméletnek vagy sávmodellnek.
Minden sáv nagyszámú megengedett kvantumállapotot jelent. A sávok közt vannak tiltott sávok. Az atom legkülső héján tartózkodó elektronok (azok, amelyek részt vesznek a kémiai kötésekben) alakítják ki a szilárd anyag vegyértéksávját. Ez a sáv a legmagasabb energiájú a betöltött sávok közül.

A sávszerkezet megmagyarázza a szilárd anyag elektromos tulajdonságát.
Ahhoz, hogy az elektronok a szilárd anyagon keresztülhaladjanak, az egyik kvantumállapotból a másikba kell változniuk. Ez csak akkor történhet, ha van azonos energiájú üres kvantumállapot. Általában, ha a vegyértéksáv telített, az elektronok nem tudnak új kvantumállapotba változni ebben a sávban. Ahhoz, hogy vezetés létrejöjjön, az elektronoknak egy nem betöltött sávban, a vezetési sávban kell lenniük.

Szigetelőkben a vezető- és a vegyérték (valencia) sávot egy széles tiltott sáv választja el, és az elektronoknak nem áll rendelkezésükre elég energia ahhoz, hogy az egyikről a másikra „ugorjanak”. A szigetelőkben a tiltott sáv szélessége minimum 3-5 eV körüli érték.

A fémekvezetők, vagy azért, mert a vegyérték (valencia) sáv és a vezetési sáv csak részben van betöltve, vagy azért, mert a vezetési sáv átlapolódik vegyérték (valencia) sávval. Mindkét esetben üres helyek állnak rendelkezésére.

A valódi félvezetőkben a tiltott sáv keskeny, és normál hőmérsékleten az elektronok a vegyérték (valencia) sáv tetején a hőmozgás hatására a vezetési sávba kerülhetnek (abszolút nulla fokon a félvezető szigetelőként viselkedne).
Az adalékanyagokkal előállított félvezetőkben extra sávok találhatók a tiltott sávban.

Felhasznált irodalom