用能带理论解释导体、半导体和

用能带理论解释导体、半导体和绝缘体之间性质的差别材料化学1301班冯燕萍一.电子填充能带的情况当温度接近0K时，电子由低能级到高能级逐个填充能带。电子填充能带的情况金属导体、绝缘体和本征半导体一般，原子的内层能级都被电子填满，成为满带。价电子引起的能带（价带）可能是满带，也可能不是满带。有些能带相互交叠形成混合能带，交叠后的能带还可能再分裂为上下两个能带。满带：填满电子的能带不满带：未填满电子的能带空带：没有电子占据的能带禁带：不能填充电子的能区价带：在0k时能被电子占满的最高能带，对半导体价带通常是慢带导带：半导体最外面（能量最高）的一个能带。能带被占据情况的几个概念：空带满带E不满带禁带价带导带能带对电导的贡献满带…电子交换能态并不改变能量状态，所以满带不导电。导带：不满带或满带以上最低的空带为什么把空带或不满带称为导带？所以只有这种能带中的电子才能导电。反向电子转移与之抵消，可以形成电流，因此表现出导电性，所以空带又称当由于某种原因电子受到激发而进入空带时，这些电子在外电场作用下向较高的空能级转移，没有为导带。二.金属导体、绝缘体和半导体1.导体较低的能带都被电子填满，上面的能带只是部分地被电子填充。当无外电场时，晶体中的电子速度分布对称，不引起宏观电流。当有外电场时，晶体中的运动着电子有些被加速，有些被减速，即有些动能增加有些动能减小。只有当电子所在的能带内有未被占据的空能级，即为非满带时，这样的跃迁才有可能实现。2p3sEg禁带未填满的导带填满的能带导体的能带结构空带导带E某些一价金属，如:Li…满带某些二价金属，如:Be,Ca,Mg,Zn,Ba…导带空带如:Na,K,Cu,Al,Ag…空带价带2.绝缘体E空带空带满带禁带ΔEg=3～6eV从能级图来看，是因为满带与空带间有一个较宽的禁带绝缘体在外电场的作用下，共有化电子很难接受外电场的能量，所以形不成电流。当外电场足够强时，共有化电子还是能越过禁带跃迁到上面的空带中，使绝缘体的击穿。共有化电子很难从低能级（满带）跃迁到高能级（空带）上去。（Eg：3～6eV）3.本征半导体不含杂质的纯净半导体。当温度接近0K时，价带都被电子填满，价带以上的能带都是空带。因此和绝缘体一样都没有导电性。本征半导体的禁带比绝缘体的窄很多，在常温下，少数电子经热激发可越过禁带跃迁到空带中，这时，半导体就具有一定的导电性。3s3pEg禁带空带填满的能带有些电子可能跃入空带