导体 半导体 绝缘体的能带特征分别是什么?

导体 半导体 绝缘体的能带特征分别是什么?,第1张

首先要清楚一个概念,满带不导电,只有空带和未满带才导电。

所以

导体能导电是因为它的能带是未满带。

半导体是既有空带又有满带,而且它们之间的禁带宽度较小,当电流足够大时,满带带顶上的载流子就会跃迁到空带去,导致满带不满,空带不空,这种状态下才能导电。

绝缘体的能带不是满带就是空带,而且它们之间的禁带宽度较大,载流子的跃迁比较困难,所以它是不导电的。不过在较高温度下,也会有少数绝缘体材料变成半导体材料。

翻翻《固体物理》课本上面都有详细的原理

简单的说金属可以当作导体;而半导体,指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。二极管是半导体。绝缘体是不可以导电的。

金属中,由于组成金属的原子中的价电子占据的能级是部分占满的,所以金属是良好的导体。

绝缘体和半导体类似,下面都是已被电子占满的满带,中间是禁带,上面是空带。所以在热力学零度时,在外电场的作用下并不导电。

当外界条件变化时,就有少量电子被激发到空带上去,在外场作用下就会参与导电。而绝缘体只是禁带宽度太大,激发电子需要很大的能量,在通常温度下,激发上去的电子很小,导电性差。

原理:

在固体金属内部构成其晶格结点上的粒子,是金属原子或正离子,由于金属原子的价电子的电离能较低,受外界环境的影响(包括热效应等),价电子可脱离原子,且不固定在某一离子附近,而可在晶格中自由运动,常称它们为自由电子。正是这些自由电子将金属原子及离子联系在一起,形成了金属整体。这种作用力称为金属键。

以上内容参考:百度百科-能带理论

能层(英语:Energy level)理论是一种解释原子核外电子运动轨道的一种理论。它认为电子只能在特定的、分立的轨道上运动,各个轨道上的电子具有分立的能量,这些能量值即为能级。电子可以在不同的轨道间发生跃迁,电子吸收能量可以从低能级跃迁到高能级或者从高能级跃迁到低能级从而辐射出光子。氢原子的能级可以由它的光谱显示出来。能带理论(Energy band theory )是讨论晶体(包括金属、绝缘体和半导体的晶体)中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动,即是单电子近似的理论;对于晶体中的价电子而言,等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用,是一种晶体周期性的势场。


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