T=OK0.8平串价中国0.6H0.40.2T>OKEEF由图可知，绝对零度时,若E<E，则f=l；若E>E，则f=0。绝对零度时凡能量小于费米能的所有能态，全部为电子所占据（f=1）。电子按泡利原理，由最低能量开始逐一填满E以下的各个能级，而费米能则是绝对温度下自由电子的最高能级。对于E大于E的各个能态均不出现电子（f=0），为空能态（或简称空态）。当T>0K时，若E=E，则f=1/2；若E<EF，则1/2<f<1；若E>E，则0<f<1/2，如图10-2中的虚线所示。由此表明：有少量能量与费密能接近的电子可以通过吸收热能而跃迁到较高的能态。meg/aol°02
© meg/aol ‘02 由图可知，绝对零度时,若E＜EF , 则f =1；若E＞EF , 则f =0。绝对零度时， 凡能量小于费米能的所有能态，全部为电子所占据（f =1）。 电子按泡利原 理，由最低能量开始逐一填满EF以下的各个能级，而费米能则是绝对温度下 自由电子的最高能级。对于E大于EF的各个能态均不出现电子（f =0），为 空能态（或简称空态）。当T＞0K时，若E=EF , 则f =1/2；若E＜EF , 则1/2＜f ＜1；若E＞EF ，则0＜f ＜1/2，如图10-2中的虚线所示。由此表明： 有少量能量与费密能接近的电子可以通过吸收热能而跃迁到较高的能态
10.2 电性能10.2.1电性能的表现描述所谓材料的电性能就是它们对外电场的响应。我们从电导的表象描述开始，然后论述电导的机制和材料的电子能带结构如何影响它的电导能力。这些原理扩展到金属、半导体和绝缘体，注重是半导体的特征，也涉及绝缘材料的介电性质。固体材料最重要的电性能之一是容易传送电流。欧姆定理把电流与外加电压相连系：V=IR(10-2)式中R为电阻。V和I分别为外加电压和电流。电阻受样品形状影响，而对于大多数材料而言，它独立于电流。电阻率是与样品几何形状无关，但通过下式与电阻相关：P=RA/l(10-3)meg/aol“02
© meg/aol ‘02 所谓材料的电性能就是它们对外电场的响应。我们从电导的表象 描述开始，然后论述电导的机制和材料的电子能带结构如何影响它的 电导能力。这些原理扩展到金属、半导体和绝缘体，注重是半导体的 特征，也涉及绝缘材料的介电性质。 固体材料最重要的电性能之一是容易传送电流。 欧姆定理把电流 与外加电压相连系： V=IR (10－2) 式中 R为电阻。V和I分别为外加电压和电流。电阻受样品形状影响， 而对于大多数材料而言，它独立于电流。电阻率是与样品几何形状无 关，但通过下式与电阻相关： ρ=RA/l (10－3) 10.2 电性能 10．2．1电性能的表现描述
式中是电压测量两端间的距离，A是垂直于电流方向的横截面积。从欧姆定理和上式可得：p=VA/Il(10-4)有时用电导率来描述材料的电特性，它与电阻率成反比，即1(10-5)L电导率表示一种材料传导电流的能力。它的单位是欧姆-米的倒数，因此用电阻率和电导率两者来讨论电性能是等同的除（10一2）式外，欧姆定理也可表达为(10-6)J=os式中J是电流密度，即样品单位面积的电流（I/A），是电场强度或两点间的电压除以距离，即S=V /l(10-7)meg/aol"02
© meg/aol ‘02 式中l 是电压测量两端间的距离，A是垂直于电流方向的横截面积。 从欧姆定理和上式可得： ρ=VA/Il (10－4) 有时用电导率来描述材料的电特性，它与电阻率成反比，即 1 （10－5） 电导率表示一种材料传导电流的能力。它的单位是欧姆-米的倒数， 因此用电阻率和电导率两者来讨论电性能是等同的 除（10－2）式外，欧姆定理也可表达为 J （10－6） 式中J是电流密度，即样品单位面积的电流（I/A）， 是电场强度 或两点间的电压除以距离，即 V /l （10－7）
固体材料呈现令人惊的电导率变化范围，最高可超过27个数量级。固体材料的一种分类方法就是根据它们的导电难易程度分为三类：导体，半导体和绝缘体。电流起因于电荷粒子的运动，它是对外电场作用力的响应。正的电荷粒子沿电场方向加速运动，负的电荷则沿相反方向加速运动，在极大多数材料中，电流是由电子的流动所引起，这称为电子传导。除此外，对于离子材料，离子的净运动可能产生电流，这种情况称为离子传导。本节只讨论电子传导。meg/aol“02
© meg/aol ‘02 • 固体材料呈现令人惊讶的电导率变化范围，最高可超过27个数量 级。固体材料的一种分类方法就是根据它们的导电难易程度分为三 类： 导体，半导体和绝缘体。 • 电流起因于电荷粒子的运动，它是对外电场作用力的响应。正 的电荷粒子沿电场方向加速运动，负的电荷则沿相反方向加速运动 ，在极大多数材料中，电流是由电子的流动所引起，这称为电子传 导。除此外， 对于离子材料，离子的净运动可能产生电流，这种情 况称为离子传导。本节只讨论电子传导
10.2.2基于能带理论的传导仅当具有能量大于费密能的电子可以被电场所作用，这些参加导电过程的电子称为自由电子。在半导体和绝缘体中发现了另一种电荷电子缺位，称为空穴。空穴具有小于费密能的能量，也参加电子的传导。因此，电导率是自由电子和空穴数目的函数。而且，导体和非导体（半导体，绝缘体）的区别就在于自由电子和空穴的数目。在金属中要成为自由的电子，它必须被激发到高于E的能态。对于具有任何一种能带结构的金属，如图10一3所示，在E最高填充态附近存在空态因此，只需极小能量就可激发电子进入低位空态，由电场提供的能量通常足够激发大量电跃迁入低位空态进行电传导。meg/aol"02
© meg/aol ‘02 10．2．2 基于能带理论的传导 • 仅当具有能量大于费密能的电子可以被电场所作用, 这些参加导电过程 的电子称为自由电子。在半导体和绝缘体中发现了另一种电荷电子缺位，称 为空穴。空穴具有小于费密能的能量，也参加电子的传导。因此，电导率是 自由电子和空穴数目的函数。 而且， 导体和非导体（半导体， 绝缘体）的 区别就在于自由电子和空穴的数目。 • 在金属中要成为自由的电子，它必须被激发到高于EF的能态。对于具有 任何一种能带结构的金属，如图10－3所示，在EF最高填充态附近存在空态. 因此, 只需极小能量就可激发电子进入低位空态,由电场提供的能量通常足够 激发大量电跃迁入低位空态进行电传导