2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：固體的能帶

1、固體的能帶固體的能帶 滿帶：填滿電子的能帶 不滿帶：未填滿電子的能帶 空帶：沒有電子占據(jù)的能帶 禁帶：不能填充電子的能區(qū) 價(jià)帶：在0k時(shí)能被電子占滿的最高能 帶，對(duì)半導(dǎo)體價(jià)帶通常是慢帶 導(dǎo)帶：半導(dǎo)體最外面（能量最高）的 一個(gè)能帶。 能帶被占據(jù)情況的幾個(gè)概念： 空帶 滿帶E 不滿帶 禁帶價(jià)帶導(dǎo)帶固體的能帶 能帶對(duì)電導(dǎo)的貢獻(xiàn)滿帶電子交換能態(tài)并不改變能量狀態(tài)，所以滿帶不導(dǎo)電。導(dǎo)帶：不滿帶或滿帶以上最低的空帶為什么把空帶或不滿帶稱為導(dǎo)帶？因?yàn)橹挥羞@種能帶中的電子才能導(dǎo)電。固體的能帶這只有導(dǎo)帶中的電子才有可能。E導(dǎo)電電子在電場(chǎng)作用下作定向運(yùn)動(dòng)，以一定速度漂移，v 10 -2 cm/s電子得到附加能量到較

2、高的能級(jí)上去，固體的能帶滿帶空帶價(jià)帶導(dǎo)帶不滿帶導(dǎo)帶Ep從能帶來分析導(dǎo)電性：不導(dǎo)電Ep導(dǎo)電 它們的導(dǎo)電性能不同， 是因?yàn)樗鼈兊哪軒ЫY(jié)構(gòu)不同。固體按導(dǎo)電性能的高低可以分為導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體 導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 空帶 導(dǎo)帶E某些一價(jià)金屬，如:Li 滿帶某些二價(jià)金屬，如:Be, Ca, Mg, Zn, Ba 導(dǎo)帶 空帶如:Na, K, Cu, Al, Ag 空帶價(jià)帶 導(dǎo)體在外電場(chǎng)的作用下，大量共有化電子很易獲得能量，集體定向流動(dòng)形成電流。 從能級(jí)圖上來看，是因?yàn)槠涔灿谢娮雍芤讖牡湍芗?jí)躍遷到高能級(jí)上去。E 絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)E 空帶 空帶 滿帶禁帶Eg=36eV從能級(jí)圖來看，是因?yàn)闈M帶與空帶間有一個(gè)較寬的禁帶 絕緣體在外電場(chǎng)的作用下，共有化電子很難接受外電場(chǎng)的能量，所以形不成電流。 當(dāng)外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，共有化電子還是能越過禁帶躍遷到上面的空帶中，使絕緣體的擊穿 。共有化電子很難從低能級(jí)（滿帶）躍遷到高能級(jí)（空帶）上去。（Eg：36 eV） 絕熱近似： 原子核比電子重得多，考慮子運(yùn)動(dòng)時(shí)可不考慮原 子核的運(yùn)動(dòng)。 單電子近似： 多電子轉(zhuǎn)化為單電子問題 周期性勢(shì)場(chǎng)近似： 電子在等效周期性勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)能帶理論中的主要思想：三大近似固體中電子運(yùn)動(dòng)遵從