johtavuusvyöhykkeen

Johtavuusvyöhyke on termi, jota käytetään kiinteiden aineiden elektroniikan ja kiinteän olomuodon fysiikan yhteydessä. Se kuvaa korkeinta energiatasoa, jossa elektronit voivat liikkua vapaasti ja kuljettaa sähkövirtaa kiinteässä aineessa tietyissä olosuhteissa. Tämä vyöhyke sijaitsee valenssivyöhykkeen yläpuolella, ja niiden välissä on kielletty vyöhyke.

Valenssivyöhyke on energiataso, jossa elektronit ovat sitoutuneet atomeihin. Kielletty vyöhyke on energiatila, jota elektronit eivät voi miehittää. Johtavuusvyöhykkeen ja valenssivyöhykkeen välinen energiakuilu määrittää aineen sähkönjohtavuuden.

Johtavuusvyöhyke on keskeinen käsite puolijohteiden, eristeiden ja johtimien ymmärtämisessä. Puolijohteissa johtavuusvyöhyke ja valenssivyöhyke ovat riittävän lähellä toisiaan, jotta elektronit voivat siirtyä valenssivyöhykkeeltä johtavuusvyöhykkeelle riittävällä energialla, mikä mahdollistaa virran kulkemisen. Eristeissä tämä energiakuilu on erittäin suuri, minkä vuoksi elektronien siirtyminen johtavuusvyöhykkeelle on erittäin vaikeaa. Johtimissa johtavuusvyöhyke ja valenssivyöhyke joko limittyvät tai ovat niin lähellä toisiaan, että elektronit voivat liikkua vapaasti.

Johtavuusvyöhykkeen tilaan vaikuttavat monet tekijät, kuten lämpötila ja epäpuhtaudet, jotka voivat muuttaa aineen sähköisiä ominaisuuksia. Johtavuusvyöhykkeen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää elektroniikkakomponenttien, kuten transistorien ja diodien, suunnittelussa ja valmistuksessa.