פס ערכיות

בפיזיקה של מצב מוצק, פס הערכיות הוא הטווח האנרגטי הגבוה ביותר המאוכלס באלקטרונים בטמפרטורת האפס המוחלט.

הערכיות האלקטרונית קשורה לאטומים בודדים, בניגוד לאלקטרוני הולכה (הנמצאים במוליכים ומוליכים למחצה), אשר יכולים לנוע בחופשיות בתוך הסריג האטומי של החומר.

בגרף של מבנה פסים של חומר, פס הערכיות ממוקם מתחת לפס ההולכה.

בחומרים מבודדים ומוליכים למחצה, פער אנרגיה מפריד בין פס ההולכה לבין פס הערכיות שתחתיו.

במתכות, לפס ההולכה אין פער אנרגיה שמפריד אותו מפס הערכיות. אלקטרונים יכולים לצאת מפס הערכיות ולהגיע לפס ההולכה עקב עירורים תרמיים בטמפרטורות גבוהות יותר ולהשאיר בו חורים. האלקטרון והחור יכולים לנוע בחופשיות כיוון שלאחר העירור הם נמצאים בסביבה ריקה מאלקטרונים או מחורים ולכן הם אינם מוגבלים על ידי עקרון האיסור של פאולי, וכך מתבצעת מוליכות חשמלית.

פס הערכיות נוצר כתוצאה מחפיפה של אורביטלים אטומיים של אטומים סמוכים בחומר מוצק^[1]. בגבישים, האורביטלים האטומיים של אטומים שכנים חופפים ויוצרים מצבים אלקטרוניים משותפים, המתפרסים על פני הגביש כולו.

בחומרים מוליכים למחצה, רוחב פס הערכיות משפיע על תכונות החומר, כגון ניידות החורים ומסת החורים האפקטיבית^[2]. ככל שפס הערכיות רחב יותר, כך ניידות החורים גבוהה יותר ומסת החורים האפקטיבית נמוכה יותר.

בתהליכים אופטיים, כגון פליטה ובליעה של פוטונים, פס הערכיות משחק תפקיד חשוב. למשל, בדיודות פולטות אור (LED),הפליטה האופטית מתרחשת כאשר אלקטרון מפס ההולכה מתאחד עם חור בפס הערכיות, תוך פליטת פוטון^[3].

הבנת מבנה ותכונות פס הערכיות חיונית לפיתוח ושיפור של התקנים אלקטרוניים, כגון טרנזיסטורים, תאיים סולריים, ודיודות פולטות אור^[4].

‏
מבנה פסים במוליך למחצה

[1]

[2]

[3]

[4]

פס ערכיות

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

Wikiwand - on