Hvorfor er rene halvledere ledere?

* Energibånd: I rene halvledere er energiniveauet for elektroner organiseret i bånd. Der er et fyldt valensbånd (hvor elektroner normalt er bundet) og et tomt ledningsbånd (hvor elektroner frit kan bevæge sig og udføre elektricitet). Der er et hul i energi kaldet båndgap Mellem disse to bands.

* båndgabet: Bandgabet er nøglen. For at et materiale til at lede elektricitet skal elektroner være begejstrede i ledningsbåndet. I rene halvledere er båndgabet relativt lille sammenlignet med isolatorer, men det er stadig stort nok, at elektroner har brug for lidt "skub" for at hoppe op.

* Temperatur og ledningsevne: Ved meget lave temperaturer er der ikke nok termisk energi til at begejstre elektroner i ledningsbåndet. Derfor opfører den rene halvleder sig som en isolator. Efterhånden som temperaturen stiger, stiger den tilgængelige termiske energi, og flere elektroner kan hoppe båndgabet, hvilket fører til en gradvis stigning i ledningsevnen.

Hvorfor er halvledere nyttige?

Selvom de ikke er så ledende som metaller, er halvledere yderst nyttige, fordi deres ledningsevne kan kontrolleres gennem:

* Temperatur: Som nævnt øger øget temperatur ledningsevnen.

* Doping: Tilføjelse af urenheder (doping) til halvlederen kan skabe ekstra elektroner (N-type) eller huller (P-type), hvilket drastisk ændrer dens ledningsevne.

* lys: Nogle halvledere kan absorbere fotoner og begejstre elektroner, hvilket gør dem mere ledende.

Kortfattet:

Rene halvledere er ikke ledere ved meget lave temperaturer. De fungerer som isolatorer på grund af båndgabet. Deres ledningsevne kan manipuleres af faktorer som temperatur og doping, hvilket gør dem vigtige inden for elektronik.