バンドギャップ(Band Gap)

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原子と原子核原子は、原子核の周りを電子が回っていて、その電子が回っている軌道のことを内側から順番にK殻、L殻、M殻と呼んでいます。この電子のそれぞれの軌道には回れる電子の数が決まっていて、その数を超える分の電子は別の核に入ります。また、内側の軌道の方が電子にかかるエネルギーが低く、ふつうは内側から順番に電子がうまっていきます。K殻に回っている電子がいっぱいになるとL殻へ、順番に殻へということです。

バンドギャップ

ここで、「電気が流れる」という現象は、「電子が移動する」ことで発生します。前述の原子の周りを回っている電子のうち、内側の軌道に近い電子が持つエネルギー帯を「価電子帯(Valence Band)」というのに対して、外側の軌道にいて活発に活動する電子が持つエネルギー帯を「伝導帯(Conduction Band)」といいます。この間のエネルギー差のことを「バンドギャップ」といい、電気の流しやすさは「バンドギャップ」の大きさに影響することがわかっています。

バンドギャップとは

金属のバンドギャップ

金属などの電気を通しやすい導体の物質は、「バンドギャップ」がほぼないため、小さなエネルギーで電子が動くので電気が流れやすいということです。

絶縁体のバンドギャップ

反対に、「絶縁体」の物質は「バンドギャップ」が大きいため、電子が動くためにはとても大きなエネルギーがかかるため、電気が流れにくいということになります。

半導体のバンドギャップ

「半導体」はどうかというと、「価電子帯」と「伝導帯」がちょっとだけ離れているという状態にあります。つまり、「バンドギャップ」が少しあるため、熱や電圧をかけることで電子にエネルギーを与えると電気が流れやすくなるということです。

それぞれのバンドギャップ

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