初めまして,大学3年生です. 半導体の項目のところで疑問があり質問させていただきます. 「T=0で価電子帯に電子が満ちているときに電流が流れないのは,電子が詰まっていて身動きが取れないから」と書いてありましたが,これがイマイチ理解できません. 一つ一つが単独で動くことが出来ないのはわかるのですが,全ての電子が同時に動いてしまえば詰まっていても電流が流れるのでは?という疑問がぬぐえません. 多分基本的な内容すぎてどこにも書かれておらず困っています. 調べてみても「パウリの排他律より電流は流れない」としか書かれておりません.
申し訳ありませんが,教えていただけないでしょうか?
>全ての電子が同時に動いてしまえば詰まっていても電流が流れるのでは?という疑問がぬぐえません.
原理的には否定出来ないと思います.でも,仮にそれが起きたら,残りの真性半導体の左右の側面に強度の正電荷部分と負電荷部分が出来てしまう事になります.だから,全体的な平行移動しか許されないと思われます.
元に戻って,半導体でも金属でも,各原子核が一定周期の基に配置されて,全体的に周期場を構成して,その中で電子が再配列しており,ある程度のものが各原子核に局所的に分配され,残りが自由電子になる訳ですね.その電子の分布で,偶然バンドギャップの下側までに電子が詰まって配置されたのが半導体なだけでは無いでしょうか.
物性に弱い者のかってな感想です.