Energy-band model

Spannungsverlauf bei einer Phasenanschnittsteuerung

The energy-band model is used to describe energy states of charge carriers in a crystal such as silicon. It is based on several defined energy levels that can be compared with the electron shells of the Bohr atomic model.

Charge carriers in the energy-band model can be negative (electron) or positive (electron hole). 'Missing' electrons (i.e. the holes) behave in exactly the same way as charge carriers.

The energy states that are relevant to the field of electrical engineering are those in the valence band (the final fully occupied energy level) and the conduction band (the first band that is not fully occupied).

If there are a number of charge carriers in the conduction band but it is not completely filled, the Material in question is a Conductor.

In the case of a metallic conductor, there is a direct transition between the conductor and valence bands. In the case of semi-conductors and non-conductors, these bands are separated by what is referred to as a forbidden band or energy/band gap. In order for charge carriers to get into the conductor band, they first need to be supplied with energy (e.g. in the form of heat). This explains the increasing Conductivity of semi-conductors at high temperatures.

In the case of insulators, the band gap is so large that even supplying energy does not enable charge carriers to move into the conductor band.

Bändermodell

Spannungsverlauf bei einer Phasenanschnittsteuerung

Mit dem Bändermodell werden Energiezustände von Ladungsträgern in einem Kristall wie zum Beispiel Silizium beschrieben. Im Bändermodell existiert die Vorstellung von mehreren definierten Energieniveaus, die sich mit den Elektronenschalen des Bohrschen Atommodells vergleichen lassen.

Ladungsträger im Bändermodell können negativ (Elektron) oder positiv (Elektronenloch) sein. Dabei verhalten sich fehlende Elektronen (also die Löcher) genau wie Ladungsträger.

Für die Elektrotechnik relevant sind die Energiezustände des Valenzbandes (das letzte voll besetzte Energieniveau) und des Leitungsbandes (das erste nicht voll besetzte Band).

Wenn sich im Leitungsband eine Anzahl Ladungsträger befindet, das Band aber nicht komplett gefüllt ist, ist der vorliegende Stoff ein Leiter.

Bei einem metallischen Leiter herrscht zwischen Leitungs- und Valenzband ein direkter Übergang. Bei Halb- und Nichtleitern sind diese Bänder durch eine sogenannte verbotene Zone bzw. ein sogenanntes verbotenes Band getrennt. Damit Ladungsträger in das Leitungsband gelangen, muss ihnen erst Energie (z. B. in Form von Wärme) zugeführt werden. Bei Halbleitern erklärt sich damit die zunehmende Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen.

Bei Isolatoren ist die Bandlücke so groß, dass auch bei Zuführen von Energie keine Ladungsträger in das Leitungsband befördert werden können.

能带模型

相位控制时的电压特性

能带模型用于描述一个晶体（如硅）内的电荷载体能态。根据玻尔原子模型的电子层，能带模型可定义为几个能级水平。

能带模型中的电荷载体可以带负电（电子）或正电（电子空穴）。 “缺少的”电子（即空穴）与电荷载体具有完全相同的性质。

电气工程领域内的相关能态包括价带（完全被占据的最终能带）和导带（未完全被占据的第一能带）。

如果导带中有很多电荷载体，但还未被完全充满，那么所讨论的材料无疑是导体。

金属导体中，导带和价带之间存在一个直接过渡。在半导体和绝缘体中，这些能带被禁带或能量/能带隙隔开。为了使电荷载体进入所述导体能带中，首先必须向电荷载体供给能量（如以热量的形式）。这就是半导体在高温下导电性增强的原因。

绝缘体中，能带隙很大，即使供给能量也不能使电荷载体移动到导带中。

近义词

绝缘体

半导体

非导体

Modelo de banda de energía

El modelo de banda de energía se usa para describir los estados de energía de los portadores de carga en un cristal como en el silicio. Se basa en varios niveles de energía definidos que pueden ser comparados con capas de electrones del modelo atómico de Bohr.

Los portadores de carga en el modelo de banda de energía pueden ser negativos (electrón) o positivos (electrón hueco). Los electrones "faltantes" (es decir, huecos) se comportan exactamente de la misma manera que los portadores de carga.

Los estados de energía relevantes para el campo de la ingeniería eléctrica son los que están en la banda de valencia (el nivel de energía completamente ocupado final) y la banda de conducción (la primera banda que no está completamente ocupada).

Si hay un número de portadores de carga en la banda de conducción pero no está completamente llena, el material en cuestión es un conductor.

En el caso de un conductor metálico, hay una transición directa entre el conductor y las bandas de valencia. En el caso de los semiconductores y no conductores, estas bandas están separadas, por lo que se referiren como bandas prohibidas o espaciamiento de energía/banda. Para que los portadores de carga entren en la banda conductora, estas primero deben recibir energía (por ejemplo, en la forma de calor). Esto explica la conductividad en incremento de los semiconductores a altas temperaturas.

En el caso de los aislantes, el espaciamiento de banda es tan grande que incluso el suministro energía imposibilita que los portadores de carga se muevan a la banda conductora.