金屬、半導體和絕緣體能帶結構區別_第1頁
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1、精選優質文檔-傾情為你奉上金屬、半導體和絕緣體的能帶結構區別本論文從能帶的形成過程和電流的產生機理兩方面來說明金屬、半導體和絕緣體的能帶結構區別。1.能帶（Energy Band）的形成過程當孤立的原子結合在一起形成固體時，相鄰的原子之間會產生各種交互作用，原子之間的排斥力和吸引力最后在一定的原子間距達到平衡由量子力學可知，晶體中相同原子孤立存在時，各自的電子波函數沒有相互作用，因而各原子可以有完全相同的電子能級結構。當相同原子相互接近時，其電子波函數便開始重迭根據量子力學的泡利不相容原理，在一個系統中，不允許有兩個電子具有相同的量子狀態，因而孤立原子的能級必然產生分裂，這些新產生的分裂能級不

2、再是某個原于所獨有，而是屬于原子共有。在固體中，大量原子結合在一起，相互極為接近的大量分裂能級最終成為一個連續的能帶。量子力學計算表明，晶體中若有N個原子，由于各原子間的相互作用，對應于原來孤立原子的每一個能級,在晶體中就變成了N條靠得很近的能級,稱為能帶。如圖1所示： 圖1能帶的寬度記作DE ，數量級為 DEeV。若N1023,則能帶中兩能級的間距約10-23eV。能帶的一般規律：越是外層電子，能帶越寬，DE越大； 點陣間距越小，能帶越寬，DE越大； 兩個能帶有可能重疊。如圖2所示：圖22.電流產生機理電流的產生要求電子能夠在電場的作用下加速移動至新的能量狀態，即要求在電子現有能量狀態附近必

3、須有空能級。舉例來說，如果一個能帶中只有很少幾個電子，而有大半的能態是空的，則電子很容易在能帶中由這個能態運動到另一個能態，從而發生電荷的遷移，產生導電行為。對于金屬、絕緣體和半導體來說，因其導電性不同，所以其能帶結構也不相同。在絕緣體結構中0K時“價帶”已被全部占據，導帶是全空的，因而價帶中的電子于無法進行電荷運輸，因為價帶中沒有空能級。導帶中雖有空能級但無電子，因而也不可能進行電荷運輸；半導體的電子能帶結構與絕緣體相仿，但其禁帶寬比絕緣體小得多例如Si為1.1eV，而金剛石為5eV。這一較小的禁帶寬度使價帶中的電子能較容易地在熱或光的作用下激發到高能帶即導帶中而起導電作用；金屬的能帶結構又不同，能帶或是重疊，或是半填滿。固而在一個能帶內總是既有電子又

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