Bandlücke
Die Bandlücke ist ein Begriff aus der Halbleiterphysik, genauer: dem physikalischen “Bändermodell”, das die elektrische Leitfähigkeit von Kristallen, Metallen, Halbleitern beschreibt.
Die Leitfähigkeit eines Halbleiters – in erster Linie Silizium-Kristalle – wird theoretisch in sogenannte Energie-Bänder unterteilt, in denen die Elektronen sich unterschiedlich verhalten. Hierbei beschreibt die “Bandlücke” bei Halbleitern die energetische Differenz zwischen Nullpunkt im Elektronenfluss einerseits und Leitfähigkeit andererseits.
Diese Differenz hängt vom jeweiligen Material des Halbleiters und von seiner Temperatur ab. Je nach Material ist bei gegebener Temperatur eine unterschiedliche Mindest-Energie-Zufuhr notwendig, um die Bandlücke zu “überspringen” und den Elektronenfluss anzuregen.
Bandlücken-Energie unterschiedlicher Materialien
Die folgende Liste zeigt (in Elektronenvolt: eV) die Energie der Bandlücken einiger Elemente, die ein Photon bei Raumtemperatur überschreiten muss, um den Elektronenfluss anzuregen (die sogenannte Bandlücken-Energie):
- Silizium: 1.11 eV
- Germanium: 0.67 eV
- Galliumarsenid: 1.43 eV
- Indiumphosphid: 1.34 eV
- Galliumnitrit: 3.37 eV
- Aluminiumgalliumarsenid: 1.42 – 2.16 eV
Übertrifft die Energie des einstrahlenden Photons die genannten Werte der Bandlücken-Energie, regt es den Elektronenfluss an und wird dabei absorbiert.
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