Esistono due tipi principali di semiconduttori tra cui gli ingegneri possono scegliere: un semiconduttore diretto e uno indiretto. Entrambi funzionano in modi diversi con le bande di conduzione e di valenza, che sono importanti nell’energia elettrica, ma entrambi cercano anche di trovare la differenza minima tra le due bande. Un semiconduttore diretto viene utilizzato quando le bande di valenza e di conduzione hanno lo stesso momento. Questo semiconduttore è importante nella ricombinazione radiativa, in cui un elettrone salta da una banda all’altra.
Nella scienza dell’energia, un semiconduttore diretto funziona con due bande. La banda inferiore è nota come banda di mantovana. Questo rappresenta la quantità minima di energia che un elettrone possiede, perché l’elettrone è ancora legato ad un atomo; questi elettroni hanno pochissimo momento. La più alta delle bande è la banda di conduzione. Ciò accade quando l’elettrone viene liberato da un atomo ed è in grado di muoversi liberamente in un reticolo atomico, producendo energia.
Un semiconduttore diretto viene utilizzato per mitigare l’energia da una banda all’altra. Per rendere più facile il processo di spostamento degli elettroni, il semiconduttore trova la via più breve, o il percorso con la quantità di energia più bassa, affinché un elettrone si divida dalla banda di valenza e salti nella banda di conduzione. Il percorso più semplice tra i due è quando la banda di conduzione scende e la banda di valenza si alza, creando un piccolo spazio tra le due bande di energia.
Il semiconduttore diretto può essere utilizzato solo se entrambe le bande eseguono questo movimento contemporaneamente. Ciò significa che entrambe le bande devono avere lo stesso momento dell’elettrone. Questo è comune soprattutto nell’elettronica e nei dispositivi a bassa potenza, perché non è richiesto molto slancio e le bande possono comunemente muoversi in sincronia.
Perché il semiconduttore diretto funzioni, un elettrone deve uscire dalla banda di valenza. Questo fa sì che crei un buco attraverso la banda di valenza e l’energia risultante diventa un fotone. Allo stesso tempo, la banda di conduzione scende per accettare l’energia, perché si sposta dalla banda di valenza e attraverso il semiconduttore.
Un semiconduttore indiretto è simile a uno diretto, ma la differenza si trova nel modo in cui si muovono le due bande. In questo schema, le bande di valenza e di conduzione si muovono separatamente, quindi la valenza salirà in un punto, mentre la conduzione scenderà più tardi. Il semiconduttore indiretto preleva la carica dalla banda di valenza, la trattiene e attende che scenda la banda di conduzione per depositare l’energia.