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导带 价带 禁带是什么理论 谁提出的

导带 价带 禁带是什么理论 谁提出的

更新时间:2023-10-01 03:51:22

导带 价带 禁带是什么理论 谁提出的

这个首先从量子力学的基本假设说起——不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量,这就是能级:当体系中有很多个原子的时候,由于原子间的相互作用,原子的能级会发生移动。原本相同的一条能级变成了一组差别很小的能级,这就是能带,也就是允带。

由于能带内不同能级的能量差别非常小,所以很多时候在能带内可以忽略间隔,认为能量是连续的。由于能带是由能级扩展而来,能带和能级一样,相互之间存在没有能级的间隔,这个间隔就是禁带,电子无法取到禁带中的能量。

当原子处于基态的时候,它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体,电子刚好填充到某一个能带满了,下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带,满带中能量最高的一条称为价带。由于电流的产生需要载流子发生定向运动,而价带中电子已经占据了所有可能的能级,绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了,无法移动,所以价带中的电子可以认为是不导电的。

对于半导体,能量最高的一个价带,到能量更高的下一个能带之间有一个禁带,但是这个禁带的宽度(能量)不是很大,所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的,所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑,这个能带就是导带。(另外对于绝缘体,这个禁带宽度太大,基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属,根本没有禁带,导带和价带直接重合了,既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。)

这些理论从《固体物理》、《半导体物理》都有详细的介绍。理论是布洛赫和布里渊首先提出来的。

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