ざっと読みました。 †
メッセージ †
ざっと読みました。いくつか気になることがあったのですが、とりあえず間違いと思われるところを一点。
「禁制帯幅ほどのエネルギーを電子に与えるには，とても大きな電界が必要になります．つまり，とても大きな電圧をかけなければならないわけです．導体の場合と比べて，同じ電流を流すのに（２）の方が大きな電圧を必要としますよね？このようにして，導体と絶縁体・半導体の抵抗率の違いが生まれます．」
というところですが、電圧によって電子が伝導帯に遷移することはありません。電圧による効果はバンドの傾きに現れるだけです。エネルギーは熱や光によって与えられます。だから大きな電圧で電子が励起され、電流が流れるというのは間違いです。
返答 †
- ご指摘ありがとうございます。確かに、熱や光によって電子はエネルギーを得ますが、電界からもエネルギーを得ると思うのですが。熱によるエネルギーを考えた場合、電子の存在がフェルミ準位で単純に分かれなくなるため、話がややこしくなると思い、あえて言及しませんでした。エネルギーに関して、私の考え、間違っているでしょうか？？ -- 篠原
- 「通常は電界から得るエネルギーで禁制帯を飛び越えることは出来ない」と言う説明なんかはいかがでしょうか？やはり、熱により若干のキャリアが存在していることを説明したほうが良いと思いますか？？ -- 篠原
- 金属のところで、電子は電界から受けた力で運動し、運動エネルギーの分だけ準位があがる。と書いてありましたが、では電子が動けない半導体や絶縁体でどのようにしてエネルギーが与えられるのでしょうか？ -- NOBU
- 電界から禁制帯を飛び越えるほどのエネルギーを得ることが出来ないから、高い抵抗率になるのだと認識しております。仮に、耐圧など他の問題を考えない場合、とっても大きな電界をかけると禁制帯を飛び越えるほどのエネルギーを電子が得ることは可能ですよね。また、動き出すのが先か、エネルギーを得るのが先か、と言う議論は意味がないと考えます。動けないからといって、電界からエネルギーを得ることが出来ないとは限らないと考えるのですが。 -- 篠原
- 電界によってバンドが大きく傾き、高くなったところの価電子帯と低くなったところの伝導帯の高さがほぼ同じになったとき、価電子帯の電子が禁制帯をトンネルして伝導帯へ移り電流が流れることはありますが、大きな電圧によってエネルギー準位が上がるということはないと思います。もし電圧に比例したエネルギーだけ準位が上がるとなると、その量は何の値に対応するのでしょうか？ -- NOBU
査読/導体・絶縁体・半導体(篠原著)/5 のバックアップ(No.8)
