miniatura|Model de banda directa: banda de valència, banda prohibida i banda de conducció. miniatura|Model de banda indirecta miniatura|Comparativa entre diferents materials semiconductors Els semiconductors de banda ampla són materials semiconductors amb una banda prohibida més grossa que en els semiconductors convencionals, que normalment és de l'ordre d'1 a 1,5 electronvolts (eV) mentre que en els de banda ampla es troba per damunt de 2 eV. Generalment, aquest tipus de semiconductors presenten propietats electròniques entre els semiconductors i els aïllants.
Els semiconductors de banda ampla permeten que els dispositius funcionin a tensions, freqüències i temperatures molt més altes que els materials semiconductors convencionals com ho són el silici i l'arsenur de gal·li. Són el component clau utilitzat per fabricar LED o làsers de longitud d'ona curta (verd-UV), i també s'utilitzen en determinades aplicacions de radiofreqüència, sobretot radars militars. Les seves qualitats intrínseques els fan adequats per a una àmplia gamma d'altres aplicacions, i són un dels principals candidats per a dispositius de nova generació per a ús general de semiconductors.
El fet de tenir una banda prohibida més ampla és especialment important per permetre que els dispositius que utilitzen aquests materials funcionin a temperatures molt més altes, de l'ordre de 300 °C. Això els fa molt atractius per a aplicacions militars, on se n'ha fet un ús significatiu. La tolerància a l'alta temperatura també significa que aquests dispositius poden funcionar a nivells de potència molt més alts en condicions normals. A més, la majoria dels materials de banda ampla també tenen una densitat de camp elèctric crítica molt més alta, de l'ordre de deu vegades la dels semiconductors convencionals. Combinades, aquestes propietats els permeten funcionar a voltatges i corrents molt més alts, cosa que els fa molt valuosos en aplicacions militars, de ràdio i de conversió d'energia.
Un exemple de semiconductor de banda convencional és el silici (el més emprat en electrònica): GrupElem.MaterialFórmulaBanda (eV)Tipus de BandaCamp elèctricVelocitat electronsDescripcióIV1SiliciSi1,12indirecte300 KV/cm10M cm/sEmprat en tot tipus de components electrònics.Seguidament, es mostra una taula amb els principals materials semiconductors de banda ampla:
GrupElem.MaterialFórmulaBanda (eV)Tipus de BandaCamp elèctricVelocitat electronsLlum emesa DescripcióIV1DiamantC5.47indirecteUltravioladaExcel·lent conductivitat tèrmica i propietats mecàniques i òptiques superiors.IV2Carbur de SiliciSiC2.3-3.3indirecte3180 KV/cm25M cm/sBlavaUsat en LEDs blaus i grocs, transistors i diodes.III-V2Nitrur de BorBN5.96-6.36indirecteÚtil per a LEDs ultraviolats.III-V2Fosfur d'AluminiAlP2.45indirecteIII-V2Arsenur d'AluminiAlAs2.16indirecteVermellaIII-V2Nitrur de Gal·liGaN3.44directe3000 KV/cm20M cm/sVerdaEmprat en LEDs i làsers, transistorsIII-V2Fosfur de Gal·liGaP2.26indirecteVerdaUsat en LEDs de color vermell/taronja/verd de lluminositat mitjanaII-VI2Sulfur de CadmiCdS2.42directeEmprat en fotoresistències i cèl·lules solars.II-VI, òxid2Òxid de ZincZnO3.37directeUsat en pantalles LCD i en panells solars.II-VI2Selenur de ZincZnSe2.7directeEmprat en LEDs i làsers blaus, també en òptica.II-VI2Sulfur de ZincZnS3.54/3.91directeVerdaII-VI2Telur de ZincZnTe2.3directeUsat per a aplicacions de molt alta freqüència.Òxid2Òxid de Coure IICu₂O2.17Un dels materials més estuditas, fou emprat en diodes de rectificació.Òxid2Diòxid d'EstanySnO₂3.7Emprar en sensors de gas i com a conductor transparent.Laminat2Selenur de Gal·liGaSe2.1indirecteUsat en òptica.
Alguns exemples d'aplicacions i els principals fabricants: +FabricantsDispositiusInfineon ST ON Semiconductor ROHMTransistors, diodesEPC transphorm UnitedSiC Wise-Integration Innoscience Texas Instruments Navitas GaN Systems Alpha&Omega GaNPower MaxPowerTransistorsMarki microwaveCircuits equalitzadors i atenuadorsPorotechPantalles de micro LED
Referències
Vegeu també Llista de materials semiconductors. Semiconducors de banda estreta.
Banda Ampla