Запрещённая зона


Запрещённая зо́на — область значений энергии, которыми не может обладать электрон в идеальном (бездефектном) кристалле. Данный термин используется в физике твёрдого тела. Ширину запрещённой зоны обозначают (от англ.: g = gap — «промежуток», «зазор») и обычно численно выражают в электрон-вольтах.

Величина параметра различна для разных материалов, она во многом определяет их электрические и оптические свойства. По ширине запрещённой зоны твёрдые вещества разделяют на проводники — тела, где запрещённая зона отсутствует, то есть электроны могут иметь произвольную энергию, полупроводники — в этих веществах величина составляет от долей эВ до 3—4 эВ и диэлектрики — с шириной запрещённой зоны более 4—5 эВ (граница между полупроводниками и диэлектриками условная).

Как эквивалент термина «запрещённая зона» иногда применяется словосочетание «энергетическая щель»; использовать прилагательное «запретная» вместо «запрещённая» не принято.

В твёрдом теле зависимость энергии электрона от его волнового вектора имеет сложный вид, отличающийся от известного соотношения для вакуума, причём всегда наличествуют несколько ветвей . Согласно зонной теории, образуются диапазоны энергий, где любой энергии отвечает хотя бы одно состояние , и разделяющие их диапазоны, в которых состояний нет. Первые называются «разрешёнными зонами», вторые — «запрещёнными».