Struttura della banda dei semiconduttori
Vedi conduzione elettrica e semiconduttore per una descrizione più dettagliata della struttura della banda.
Nei solidi, la capacità degli elettroni di agire come portatori di carica dipende dalla disponibilità di stati elettronici liberi. Questo permette agli elettroni di aumentare la loro energia (cioè, accelerare) quando viene applicato un campo elettrico. Allo stesso modo, anche i buchi (stati vuoti) nella banda di valenza quasi piena permettono la conduttività.
Come tale, la conducibilità elettrica di un solido dipende dalla sua capacità di far fluire gli elettroni dalla banda di valenza a quella di conduzione. Quindi, nel caso di un semimetallo con una regione di sovrapposizione, la conduttività elettrica è alta. Se c’è un piccolo band gap (Eg), allora il flusso di elettroni dalla banda di valenza a quella di conduzione è possibile solo se viene fornita un’energia esterna (termica, ecc.); questi gruppi con Eg piccolo sono chiamati semiconduttori. Se l’Eg è sufficientemente alto, allora il flusso di elettroni dalla banda di valenza a quella di conduzione diventa trascurabile in condizioni normali; questi gruppi sono chiamati isolanti.
C’è comunque una certa conducibilità nei semiconduttori. Questo è dovuto all’eccitazione termica – alcuni degli elettroni ottengono abbastanza energia per saltare il band gap in una sola volta. Una volta che sono nella banda di conduzione, possono condurre elettricità, così come il buco che hanno lasciato nella banda di valenza. Il buco è uno stato vuoto che permette agli elettroni nella banda di valenza un certo grado di libertà.