2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的能帶1

導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的能帶

3s2p2s1s11#Na,它的電子組態(tài)是:1s22s22p63s11.導(dǎo)體的能帶導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的能帶-1/2aE（k）01/2ak}允帶}允帶}允帶自由電子稱第一布里淵區(qū)為簡(jiǎn)約布里淵區(qū)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)

半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)半導(dǎo)體中電子狀態(tài)和能帶半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量半導(dǎo)體中載流子的產(chǎn)生及導(dǎo)電機(jī)構(gòu)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)

禁帶出現(xiàn)在布里淵區(qū)邊界（k=n/2a）上。每一布里淵區(qū)對(duì)應(yīng)于每一能帶。E(k)是k

的周期性函數(shù)布里淵區(qū)的特征：

（1）每隔1/a

的k

表示的是同一個(gè)電子態(tài)；

（2）對(duì)有限晶體，波矢k

只能取一系列分立的值，每個(gè)

k占有的線度為1/L；三維布里淵區(qū)與能帶

E（k）-k的對(duì)應(yīng)意義：（1）一個(gè)k

值與一個(gè)能級(jí)（能量狀態(tài)）相對(duì)應(yīng)；（2）每個(gè)布里淵區(qū)有N（N：晶體的固體物理學(xué)原胞數(shù)）個(gè)k

狀態(tài)，故每個(gè)能帶中有N

個(gè)能級(jí)；（3）每個(gè)能級(jí)最多可容納自旋相反的兩個(gè)電子，故每個(gè)能帶中最多可容納2N個(gè)電子。

能帶的寬窄由晶體的性質(zhì)決定,

與晶體中含的原子數(shù)目無(wú)關(guān),

但每個(gè)能帶中所含的能級(jí)數(shù)目與晶體中的原子數(shù)有關(guān)。注意:電子剛好填滿最后一個(gè)帶電子填充允許帶時(shí),可能出現(xiàn):最后一個(gè)帶僅僅是部分被電子占有→導(dǎo)體→絕緣體和半導(dǎo)體2.絕緣體和半導(dǎo)體的能帶6#C電子組態(tài)是:1s22s22p2sp3反鍵態(tài)sp3成鍵態(tài)1s2p2s1s（1）滿帶中的電子不導(dǎo)電

I（k）=-I（-k）即是說(shuō)，+k態(tài)和-k態(tài)的電子電流互相抵消。（2）對(duì)部分填充的能帶，將產(chǎn)生宏觀電流。Eg電子能量EcEv半導(dǎo)體能帶圖可簡(jiǎn)化成:禁帶寬度導(dǎo)帶導(dǎo)帶半滿帶禁帶價(jià)帶禁帶價(jià)帶滿帶絕緣體、半導(dǎo)體和導(dǎo)體的能帶示意圖絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體常溫下Eg：Si（1.12eV）、Ge（0.67