导图社区 能带结构
一张思维导图带你了解能带结构的内容，包含能带、导体、半导体、绝缘体、回旋共振、等能面、有效质量、电子运动等。
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能带结构
能带
导带
未被电子填满的能带
价带
价电子产生的能带
能量最小定理
泡利不相容原理
禁带
电子没有稳定能态的能带
能带中电子的填充
空带
没有电子填入
半满带
有外加电场时导电，无外加电场时不导电
满带
各能级被电子填满，均不导电
导体
①价带中只填入部分电子
②价带填满，但是与临近空带重叠
③价带既未填满，又与临近重叠
半导体
特征
价带填满，与相邻空带间的禁带宽度很小，电子较容易激发到空带
分类
本征半导体
没有掺杂和缺陷的理想半导体
杂质半导体
P型半导体
载流子为空穴
掺杂三价元素
n型半导体
载流子为电子
掺杂五价元素
发展
第一代
硅、锗
大尺寸晶圆、小芯片制程
大规模集成电路
第二代
砷化镓、磷化铟
提升通信速度和储存密度
光通信、光显示和光储存
第三代
氮化镓、碳化硅
高击穿场强、高功率、高频率
高功率和高频率电子器件
常见半导体的能带结构
直接禁带半导体
如：InSb，InAs，GaAs
间接禁带半导体
如：Si，Ge
宽禁带半导体
绝缘体
最上面价带被电子填满，且与临近空带之间的禁带宽度为几个电子伏特
ps. 如果外电场很强，价电子越过禁带到达空带，绝缘体将变成导体
形成原因
电子的公有化运动
原子相互接近形成晶体时，电子壳层交叠，电子可以由一个原子转移到相邻原子，从而在整个晶体中运动
外界条件改变时的能带结构
温度改变
T=0K
无电子跃迁，半导体和绝缘体满带被电子占满，导带无电子，不导电
温度逐渐升高
满带中的少量电子可能被激发到上面的导带，在满带产生空穴，导带有了电子，满带和导带均导电（本征激发）
本征激发：价带上的电子激发成为准自由电子，即价带电子激发成为导带电子的过程
电子运动
半导体中能带底部或顶部的电子的运动
有效质量
定义
有效质量并不代表真正的质量，而是代表能带中电子受外力时，外力与加速度的一个比例系数
正负
能带底的有效质量为正（+）
能带顶的有效质量为负（—)
等能面
能带极值
位于k=0时
球面
不位于k=0
椭球面
回旋共振
当交变电磁场角频率w等于回旋频率wc时，就可以发生共振吸收
