コトバンクはYahoo!辞書と技術提携しています。

エネルギー帯 エネルギーたいenergy band

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

エネルギー帯
エネルギーたい
energy band

結晶内の電子エネルギー準位は,非常にたくさんの数の準位が非常に狭い間隔で並んで一団になっていて,一団の中間にすきまがある。この一団になったエネルギー準位をエネルギー帯といい,そのすきまを禁止帯という。孤立した原子では,電子は軌道運動して一定のエネルギー準位にある。こういう原子が集って結晶になると,各原子の電子軌道は隣の原子にも広がるようになり,結晶全体に広がった軌道ができる。これらの軌道のエネルギーはほんのわずかだけ異なり,エネルギー準位は一団になる。各エネルギー帯がどの原子軌道からできたものかによって,s帯,p帯などと呼ぶ。結晶のように原子が規則正しく並んでいるときは,これらの軌道それぞれが一定の運動量をもつブロッホ軌道となり,エネルギーは運動量の関数になる。1つのエネルギー帯に電子が中途まで詰った結晶は金属である。あるエネルギー帯までが完全に詰り,それより上のエネルギー帯が完全に空であるような結晶が絶縁体または半導体である。

出典|ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典について | 情報

日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

エネルギー帯
えねるぎーたい
energy band

結晶内の電子の量子力学的なエネルギー準位の構造をいう。原子は原子核とそれを取り巻く電子とから成り立っている。この場合の電子は決まったエネルギー(エネルギー準位)しかとることができない。原子が集まって固体(あるいは液体)をつくると、原子のときのエネルギー準位は他の原子の影響を受けて分裂し、少しずつエネルギー値の異なる多数の準位の集合となる。固体(液体)が極端に小さな寸法でない限り、分裂した準位はきわめて小さなエネルギー差で分布し、連続的なエネルギー分布をもつとみなして取り扱うことが許される。これをエネルギー帯という。エネルギー帯の幅やエネルギー帯相互の関係を総合して帯構造とよぶ。結晶が電気の良導体になるか絶縁体になるかは、エネルギー帯を電子がどのように占有するかによって説明することができる。
 良導体である金属ではの(1)のような、絶縁体ではの(2)のような帯構造をもっている。金属の場合にはどんな温度においても伝導帯に電子が入っていて、電場をかけると電子が加速され電流が流れるが、絶縁体の場合には充満帯は完全に電子で満たされ伝導帯は完全に空になっているから電流は流れない。充満帯の中の各エネルギー状態はすきまなく電子で満たされているため、非常に大きな電場をかけて充満帯の電子を伝導帯に励起しない限り、電場による電子の加速はおこらない。充満帯と伝導帯との中間のエネルギーをもつ電子はこの結晶の中では存在できないために、この領域を禁止帯とよび、禁止帯のエネルギー幅をエネルギー・ギャップという。半導体は帯構造から分類すると絶縁体の仲間になるが、禁止帯のエネルギー幅が狭いためにきわめて低温の場合を除いて、いくらかの電子が充満帯から伝導帯に熱的に励起されて電気を運ぶ。充満帯に残された孔は正孔(せいこう)(半導体の結晶において電子が抜けてできた空孔。正の電荷のようにふるまう)となって、これも電気を運ぶ役割を果たす。[野口精一郎]

出典|小学館 日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について | 情報 凡例

世界大百科事典内のエネルギー帯の言及

【バンド構造】より

…しかし多数の原子や分子が集まって結晶をつくると,電子は特定の原子や分子に所属することなく結晶全体を動きまわる波(ブロッホ波)となり,そのエネルギー準位は帯(バンド)状の構造をつくる。例えば,N個の原子が互いに十分遠く離れている場合には,自由原子の電子のエネルギー準位EnがそれぞれN個ずつ縮退して存在するが,原子間隔が小さくなって互いに近づくと,原子間の相互作用によって縮退がとれて,少しずつ値の異なるエネルギー準位がEnのまわりに連続的に分布して,一つのエネルギー帯(エネルギーバンドenergy band)をつくる。このようなエネルギー帯の集合(図1)が,結晶中の電子のエネルギー準位の全体を構成しバンド構造をつくる。…

※「エネルギー帯」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典|株式会社日立ソリューションズ・クリエイト世界大百科事典 第2版について | 情報

エネルギー帯の関連キーワードリン化ガリウム(燐化ガリウム)ジョン・クラーク スレーターEnergie bandIIIIIチェレンコフ望遠鏡エネルギーギャップガンダイオードブリユアン帯フェルミ準位ヒ化ガリウムゲルマニウム不純物伝導スレーター不純物準位バンド理論圧抵抗効果固体電子論価電子帯自由電子

エネルギー帯の関連情報