Рассеивание импульс-энергии

В предыдущем описании важный факт был проигнорирован для простоты: рассеивание энергии. Причиной того, что энергии состояний расширены в зону, является зависимость энергии от значения волнового вектора, или k-вектора электрона. K-вектор в квантовой механики является импульсом частицы.

Дисперсионное соотношение определяет эффективную массу, m*, электронов или дырок в полупроводнике, в соответствии с формулой:

Эффективная масса важна, так как она влияет на многие электрические свойства полупроводника, такие как электронная или дырочная подвижность, которая в свою очередь влияет на диффузию носителей заряда и электропроводность полупроводника.

Обычно эффективная масса электронов и дырок различна. Это влияет на относительное действие р-канала и n-канала IGFET.

Вершина валентной зоны и основание зоны проводимости могут не происходить при одинаковых значениях k. Материалы, обладающие данным свойством, такие как кремний и германий, известны как материалы с непрямой запрещенной зоной. Материалы, в которых экстремумы зон выровнены в k, например арсенид галлия, называются полупроводниками с прямой запрещенной зоной. Полупроводники с прямой запрещенной зоной особенно важны в оптоэлектронике, поскольку они гораздо более эффективны в качестве светоизлучателей по сравнению с материалами с непрямой запрещенной зоной.