L'énergie minimale requise pour exciter un système depuis son état fondamental.La bande interdite est l'énergie minimale requise pour exciter un système depuis son état fondamental, la configuration de plus basse énergie qu'il peut occuper. En physique, ce concept est surtout familier dans les semi-conducteurs et les isolants, où la bande interdite (ou gap) sépare la bande de valence remplie de la bande de conduction vide. Elle détermine si un matériau conduit l'électricité, agit comme un isolant ou se comporte comme un semi-conducteur, et elle régit également des phénomènes tels que la couleur des matériaux et le fonctionnement des transistors et des cellules solaires.
Le concept de bande interdite a été développé au début du XXe siècle avec l'avènement de la mécanique quantique. La théorie des bandes des solides, qui explique cette bande, a été formulée par Félix Bloch et d'autres à la fin des années 1920, et elle a fourni la base théorique de la révolution des semi-conducteurs.
Dans un cristal, les électrons occupent des bandes d'énergie. La bande interdite est la zone interdite entre ces bandes où aucun état électronique n'existe. Pour conduire l'électricité, un électron doit franchir cette bande, nécessitant un apport d'énergie au moins égal à la largeur de la bande. Si la bande est large, le matériau est un isolant ; si elle est étroite, c'est un semi-conducteur ; s'il n'y a pas de bande, c'est un métal. La bande peut être mesurée en éclairant le matériau et en observant quelles longueurs d'onde sont absorbées.
C'est le principe derrière toute l'électronique moderne : les transistors, les diodes et les cellules solaires reposent sur l'excitation contrôlée des électrons à travers la bande interdite. La largeur de la bande détermine également la couleur des LED et l'efficacité des cellules photovoltaïques.
La bande interdite d'un semi-conducteur n'est pas fixe ; elle peut être ajustée en modifiant la température, la pression du matériau ou en ajoutant des impuretés, ce qui permet aux ingénieurs de concevoir des LED émettant des couleurs spécifiques.
| E | variable | quasiparticle energy — énergie joule |
| ε | variable | single-particle energy relative to chemical potential — énergie joule |
| μ | variable | chemical potential — potentiel chimique joule |
| Δ | variable | superconducting gap parameter — intervalle d'énergie joule |
