半导体物理学:能带底和导带底，能带顶和价带顶有什么区别 还有能带，允带，禁带，导带，价带之间关系

这个问题我来，我是微电子专业的。

首先，导带和价带都是能带。那么能带底就包括导带底和价带底，能带顶同理。

导带和价带如图：

Ec就是导带底所处的能级，Ev就是价带顶所处的能级。禁带宽度就是中间的Eg，是不允许电子存在的部分（禁是禁止之意）。

导带、价带、禁带、允带de 逻辑关系是：

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。）

需要注意的是以上的能带图、导带、价带的说法都是以电子为基准的（能级越高电子能量越大），如果是针对空穴，就是在导带中不导电（导带中全是空穴……），在价带中能导电。所以我们把（半导体内），导带中的电子和价带内的空穴合称载流子。

以下扩展:

为了方便描述电子在能带中的分布，我们引入了费米能级。

费米能级的含义是，当半导体处于绝对零度的时候，费米能级以下的所有能级都被电子填满，费米能级以上所有的能级都是空的。当温度高于绝对零度的时候，可以通过费米能级和温度来计算电子的费米-狄拉克分布。所以费米能级能够完全描述平衡载流子的分布情况。

纯净的半导体（本征半导体）的导电能力是很差的，因为需要很高的温度才能让足够多的载流子跃迁到导带。一般使用半导体的时候都会进行掺杂，通过掺入杂质来引入新的能级。

对于硅来说，掺杂硼可以在禁带中里价带很近的位置上引入一组全空的能级，价带电子可以很容易地跃迁到这个能级上，电子跃迁之后在价带留下的空穴就可以导电了，这就是P型半导体。

掺杂磷，可以在禁带中里导带很近的位置上引入一组全满的能级，这个能级上的电子可以很容易地跃迁到导带上，成为导带电子导电，这就是N型半导体。

波矢是波数矢量，记为k，大小为波数（2π/波长），方向与波面法线平行于波的传播方向。描述电子的运动状态。

电子共有化运动是指原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠电子不再完全局限在某一原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而电子将可以在整个晶体中运动。

当原子相互靠近结合成晶体后，每个电子都要受到周围电子势场的作用，一个能级分裂成彼此相距很近的若干能级，这些能级组成一个能带。

能级分裂成的每一个能带都称为允带。允带与允带之间没有能级的称为禁带。绝对零度时，下面的能带填满电子，称为满带或价带，上面的能带是空的，没有电子称为导带，导带和价带之间是禁带。

布里渊区表示周期性势场中电子的E（k）与k的关系。其中禁带出现在k等于nπ/a处。因为E(k)与k具有周期性，可把其他区域迁移到第一布里渊区称为简约布里渊区。

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