用能带理论解释导体、半导体和PPT学习课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,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,1,一,.,电子填充能带的情况,当温度接近,0 K,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。,2,2025/6/23 周一,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,3,2025/6/23 周一,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。,4,2025/6/23 周一,二,.,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,。,2p,3s,E,g,禁带,未填满的导带,填满的能带,5,2025/6/23 周一,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,6,2025/6/23 周一,2.,绝缘体,E,空带,空带,满带,禁带,E,g,=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。,（,E,g,：,3,6 eV,）,7,2025/6/23 周一,3.,本征半导体,不含杂质的纯净半导体,。,当温度接近,0 K,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。,3s,3p,E,g,禁带,空带,填满的能带,有些电子可能跃入空带,8,2025/6/23 周一,9,2025/6/23 周一,