禁能量區

禁能量區

對於被電子部分占據的能帶,在外電場作用下,電子可以吸收能量躍遷到未被電子占據的能級去,從而形成電流,起導電作用。對於任何半導體材料,都有一個禁止能量區,在禁止能量區內不存在允許的能帶。

基本介紹

禁能量區的英文名為forbidd enenergy rangc。

根據泡利不相容原理,每個原子能級上能夠容納自旋方向相反的兩個電子,因此由Ⅳ個能級組成的能帶中可容納2N個電子。根據電子先占據低能態這一原理,下面能帶填滿了電子,上面的能帶沒有電子占據。對於滿帶,所有能級均被電子占據,在外電場作用下,電子並不能形成電流。對於被電子部分占據的能帶,在外電場作用下,電子可以吸收能量躍遷到未被電子占據的能級去,從而形成電流,起導電作用。對於任何半導體材料,都有一個禁止能量區,在禁止能量區內不存在允許的能帶。在這一能隙的上方允許有能量區或能帶,稱為導帶;能隙的下方允許有能量區或能帶,稱為價帶。導帶最低能量與價帶最高能量的間隙稱為帶隙死,即禁頻寬度。價鍵上的電子激發成為準自由電子,即價帶電子激發成為導帶電子的過程,稱為本徵激發。

舉例

半導體晶體的能帶結構是用E(k)與七的關係來表示的。根據導帶底和價帶頂所對應的庀值位置,可分為兩種能帶結構。一種是導帶極小值與價帶極大值處於相同的七值處(包括k=0的布里淵區原點,Γ點),稱為直接帶隙半導體;另一種是導帶極小值與價帶極大值處於不同的七值處,稱為間接帶隙半導體。由於兩類半導體在能帶結構上的差別,使它們的電學性質和光學性質都表現出很大的差異。下面介紹幾種重要半導體的能帶結構。

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