Запрещённая зона

ЗАПРЕЩЁННАЯ ЗОНА (энергетическая щель), область значений энергий, которую не могут иметь электроны в идеальном кристалле. Запрещенная зона отделяет одну разрешённую зону от другой (смотри Зонная теория). Под запрещенной зоной полупроводников и диэлектриков обычно понимают область энергий между верхним уровнем (потолком) валентной зоны и нижним уровнем (дном) зоны проводимости. Её ширина E_g определяет электрические и оптические свойства кристалла. В зависимости от природы материала E_g меняется в широких пределах - от 7 эВ в кварце до 0 в так называемых бесщелевых полупроводниках и до отрицательных значений в полуметаллах (перекрывание валентной зоны и зоны проводимости). Вещества с E_g>3 эВ относят к диэлектрикам, с E_g< 3 эВ - к полупроводникам.

Ширина запрещенной зоны определяет концентрацию собственных носителей заряда и, следовательно, собственной проводимости полупроводника, а также наименьшую частоту света, при которой начинается собственное поглощение полупроводника (край собственного поглощения). Поэтому температурная зависимость электропроводности полупроводника и его спектр поглощения дают информацию о ширине запрещённой зоны.

При нарушении идеальной периодичности кристалла из-за наличия примесей и дефектов в запрещенной зоне появляются разрешённые энергетические состояния в виде локальных уровней.