第23章固体量子理论基础 §23.0引言 §23.1晶体 §23.2能带 §23.3导体绝缘体半导体
第 23 章 固体量子理论基础 §23.3 导体 绝缘体 半导体 §23.2 能带 §23.0 引言 §23.1 晶体
§23.3导体绝缘体半导体 导体电阻率：10-8.1032.cm 半导体：10-2.1092.cm 绝缘体：1014.10222·cm 它们的导电性能不同，是因为它们的能带结构不同 一、导带与价带 N个原子形成固体后，每 个能级变为一能带，而 每一能带由N个准连续的 子能级构成，考虑到各 种可能的轨道运动和自 旋运动，每一个能带可 以有2N(2+1)量子态
§23.3 导体 绝缘体 半导体 导体电阻率：10-8-10-3 Ω ⋅ cm 绝缘体：1014-1022 Ω ⋅ cm 半导体：10-2-109 Ω ⋅ cm 它们的导电性能不同， 是因为它们的能带结构不同 一、导带与价带 N 个原子形成固体后，每 个能级变为一能带，而 每一能带由N个准连续的 子能级构成，考虑到各 种可能的轨道运动和自 旋运动，每一个能带可 以有 2N(2l+1) 量子态
按照泡里不相容原理每一能带最多能容纳的电子 数为2N(2+1)个。 按照能量最小原理，电子从最低的能带开始填充。 深层能级对应的能带是被电子 填满的，对应的能带为满带： 空带 最外层价电子对应的能带为 价带；该带可以是满带，也 哥带 可以是被电子部分填充的； 价带之上的能带没有分布 价带 电子，称这些带为空带。 紧靠价带的空带又称为导带。 满带
价带之上的能带没有分布 价带之上的能带没有分布 电子，称这些带为 电子，称这些带为空带 。 按照泡里不相容原理每一能带最多能容纳的电子 数为 2N (2 l+1) 个。 按照能量最小原理，电子从最低的能带开始填充。 按照能量最小原理，电子从最低的能带开始填充。 深层能级对应的能带是被电子 深层能级对应的能带是被电子 填满的，对应的能带为 填满的，对应的能带为满带； 最外层价电子对应的能带为 最外层价电子对应的能带为 价带；该带可以是满带，也 ；该带可以是满带，也 可以是被电子部分填充的 可以是被电子部分填充的； 空带 导带 价带 紧靠价带的空带又称为 紧靠价带的空带又称为导带。 满带
二、导体、半导体和绝缘体 在能带论的基础上可以证明，一个完全充满的能带 即使有电场存在也形不成电流。 这是区分固体是导体、绝缘体 雪带 的主要依据 导体：价带不满或价带与其 价带④满 它空带有交叠。 哥带 价带满 价带满 价带与导 带有交叠 E-0
二、导体、半导体和绝缘体 导体：价带不满或价带与其 ：价带不满或价带与其 它空带有交叠。 它空带有交叠。 导带 价带不满 E g E g=0 导带 价带满 导带 价带满 价带与导 带有交叠 在能带论的基础上可以证明， 在能带论的基础上可以证明，一个完全充满的能带 一个完全充满的能带 即使有电场存在也形不成电流 即使有电场存在也形不成电流 。 这是区分固体是导体、绝缘体 这是区分固体是导体、绝缘体 的主要依据
绝缘体：价带满， 且带隙大。 哥带 E 半导体：价带满，但带 价带满 隙小。 Ee大 哥带 价带满 E小
绝缘体：价带满， 且带隙大。 半导体：价带满，但带 ：价带满，但带 隙小。 导带 Eg小 价带满 导带 Eg 价带满 Eg大