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

导体:电子填充的最高级的能带为不满带

半导体:电子填充的最高级的能带(价带)为满带,同时价带和价带之上的导带之间的带隙较小,电子更容易从价带激发到导带

绝缘体:电子填充的最高级的能带为满带,同时价带和价带之上的导带之间的带隙较大,电子不容易从价带激发到导带

把握了这些定义就能够正确理解三者的区别和联系


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