Как образуются валентная зона и зона проводимости в полупроводниках?

Объяснение:

Упрощённая зонная структура полупроводника и диэлектрика при нулевой абсолютной температуре с изображением нескольких дополнительных зон помимо валентной зоны и зоны проводимости. Уровень Ферми на рисунке обозначен {\displaystyle E_{F}}E_F.

Диаграмма заполнения электронных уровней энергии в различных типах материалов в равновесном состоянии. На рисунке по высоте условно показана энергия, а ширина фигур — плотность состояний для данной энергии в указанном материале.

Полутона соответствует распределению Ферми — Дирака (черный — все состояния заполнены, белый — состояние пустое).

В металлах и полуметаллах уровень Ферми {\displaystyle E_{F}}E_F находится внутри, по меньшей мере, одной разрешённой зоны. В диэлектриках и полупроводниках уровень Ферми находится внутри запрещённой зоны, но в полупроводниках зоны находятся достаточно близко к уровню Ферми для заполнения их электронами или дырками в результате теплового движения частиц.

При уменьшении размеров системы (числа частиц в системе) уровень энергии низа зоны проводимости, как правило, увеличивается относительно уровня Ферми.

Аналогом энергии нижней границы зоны проводимости в молекулярных системах (кластерах) является энергия нижней свободной молекулярной орбитали