Запрещённая зона

Запрещённая зо́на (энергетическая щель), область значений энергий, которую не могут иметь электроны в идеальном кристалле. Запрещённая зона отделяет одну разрешённую зону от другой (зонная теория). Под запрещённой зоной полупроводников и диэлектриков обычно понимают область энергий между верхним уровнем (потолком) валентной зоны и нижним уровнем (дном) зоны проводимости. Её ширина ${\displaystyle \varepsilon _{g}}$ определяет электрические и оптические свойства кристалла. В зависимости от природы материала ${\displaystyle \varepsilon _{g}}$ меняется в широких пределах – от 7 эВ в кварце до 0 в т. н. бесщелевых полупроводниках и до отрицательных значений в полуметаллах (перекрывание валентной зоны и зоны проводимости). Вещества с ${\displaystyle \varepsilon _{g}}$>3 эВ относят к диэлектрикам, с ${\displaystyle \varepsilon _{g}}$<3 эВ – к полупроводникам.

Ширина запрещённой зоны определяет концентрацию собственных носителей заряда и, следовательно, собственную проводимость полупроводника, а также наименьшую частоту света, при которой начинается собственное поглощение полупроводника (край собственного поглощения). Поэтому температурная зависимость электропроводности полупроводника и его спектр поглощения дают информацию о ширине запрещённой зоны.

При нарушении идеальной периодичности кристалла из-за наличия примесей и дефектов в запрещённой зоне появляются разрешённые энергетические состояния в виде локальных уровней.