Prepovedani pas

Prepovedani pas je energijski pas v območju od vrha valenčnega pasu do začetka prevodnega pasu. To je pas v katerem ni energetskih stanj elektronov in nobenega elektrona. Prepovedani pas se nahaja v izolatorjih in polprevodnikih. Prevodniki nimajo prepovedanega pasu, ker se valenčni in prevodni pas delno prekrivata. Velikost prepovedanega pasu običajno navajamo v elektronvoltih (oznaka eV). To je energija, ki jo potrebuje elektron, da se osvobodi in postane prosto se gibajoč nosilec naboja v kristalni mreži.

Prepovedani pas v polprevodnikih

Struktura pasov v polprevodniku.

V polprevodnikih in izolatorjih so elektroni samo v nekaterih pasovih. Iz teh pasov lahko preskočijo v drugi pas. Za preskok iz enega v drugi pas (npr. iz valenčnega pasu v prevodni pas) potrebujejo energijo. Energijo lahko dobijo z absorpcijo fonona ali fotona. Med valenčnim in prevodnim pasom je prepovedani pas ali energijska vrzel v kateri se ne more biti nobenega elektrona.

Način ločevanja med polprevodniki in izolatorji je stvar dogovora. Polprevodniki so snovi, ki imajo zelo ozek prepovedani pas.

Vrste prehodov iz valenčnega v prevodni pas

Neposredni prehod

Poenostavljen prikaz neposrednega prehoda v prevodni pas.

Kadar je v diagramu ${\displaystyle E({\vec {k}})\,}$ najmanjša vrednost prevodnega pasu neposredno nad največjo vrednostjo valenčnega pasu pravimo, da je prehod iz valenčnega v prevodni pas neposreden. Za prehod ni potrebna sprememba gibalne količine in zaradi tega ni potreben še tretji delec, tako kot pri posrednem prehodu. Primer: svetleča dioda.

Posredni prehod

Poenostavljen prikaz posrednega prehoda v prevodni pas.

Pri posrednem prehodu v diagramu ${\displaystyle E({\vec {k}})\,}$ najmanjša vrednost prevodnega pasu ni neposredno nad največjo vrednostjo valenčnega pasu, ampak je premaknjena. V tem primeru pravimo, da je prehod iz valenčnega v prevodni pas posreden. Za takšen prehod je potreben dodatni kvaziimpuls. Pri prehodu elektrona razen fotona sodeluje še fonon, ki nastane ali pa se uniči. Primer: silicij.

Pregled širine prepovedanih pasov

V preglednici so podane vrednosti širine prepovedanega pasu za nekatere snovi:

Širine prepovedanih pasov

Material	vrsta	energija v eV
		0 K	300 K
elementi
C (diamant)	posredni	5,4	5,46–6,4
Si	posredni	1,17	1,12
Ge	posredni	0,75	0,67
Se	neposredni		1,74
spojine iz skupine IV
SiC 3C	posredni		2,36
SiC 4H	posredni		3,28
SiC 6H	posredni		3,03
spojine iz skupin III in V
InP	neposredni	1,42	1,27
InAs	neposredni	0,43	0,355
InSb	neposredni	0,23	0,17
InN	neposredni		0,7
InxGa1-xN	neposredni		0,7–3,37
GaN	neposredni		3,37
GaP 3C	posredni		2,26
GaSb	neposredni	0,81	0,69
GaAs	neposredni	1,52	1,42
AlxGa1-xAs	x<0,4 neposredni, x>0,4 posredni		1,42–2,16
AlAs	posredni		2,16
AlSb	posredni	1,65	1,58
AlN	neposredni		6,2
spojine iz skupin II in VI
TiO2		3,03	3,2
ZnO	neposredni	3,436	3,37
ZnS			3,56
ZnSe	neposredni		2,70
CdS			2,42
CdSe			1,74
CdTe			1,45

Temperaturna odvisnost širine prepovedanega pasu

Z rastočo temperaturo se manjša širina prepovedanega pasu. Največja je pri absolutni ničli, potem se naprej manjšakvadratno, nato linearno.

Zunanje povezave

• Teorija elektronskih pasov (angleško)
• Elektronski pasovi (simulacija) Arhivirano 2010-06-14 na Wayback Machine. {bikona en}}