自“漲知識(shí)啦”第一講發(fā)布之后，引起了很大的反響，有網(wǎng)友在后臺(tái)留言說對(duì)半導(dǎo)體材料概念不太清楚，不知如何區(qū)分，因此，本周小賽將向大家講解導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的概念與區(qū)別。
固體根據(jù)導(dǎo)電性可劃分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體，其劃分和其能帶電子填充情況有關(guān)。在形成固體材料前，孤立原子外圍電子受原子核勢(shì)場(chǎng)的影響，在原子能級(jí)上規(guī)律排布，形成電子軌道。當(dāng)原子逐漸靠近形成固體時(shí)，原子間電子軌道逐漸交疊，單個(gè)電子能級(jí)將被分裂成多個(gè)電子能級(jí)形成能帶，原子間距離越近，能級(jí)分裂越嚴(yán)重。
從示意圖中可以看到，分裂后的能帶對(duì)應(yīng)于不同的電子軌道，原子內(nèi)層電子軌道對(duì)應(yīng)能量低的能帶，電子首先填滿能量低的能級(jí)，被電子填滿的能帶稱為滿帶或價(jià)帶，無電子填充的能帶稱為空帶或?qū)?，價(jià)帶與導(dǎo)帶之間無能級(jí)分布區(qū)域稱為禁帶。下圖為熱力學(xué)溫度為零時(shí)三種材料能帶示意圖。
絕緣體與半導(dǎo)體形成的能帶結(jié)構(gòu)相似，下面是被電子占滿的價(jià)帶，上方是未被電子占據(jù)的導(dǎo)帶。當(dāng)外界溫度升高或有光照射時(shí)，價(jià)帶頂?shù)纳倭侩娮訉?huì)吸收能量越過禁帶被激發(fā)到無電子占據(jù)的空帶，導(dǎo)帶底部將會(huì)有少量電子存在，價(jià)帶頂同時(shí)也留下了電子空位，此時(shí)在外加電場(chǎng)下，導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的電子空位將同時(shí)參與導(dǎo)電，這些價(jià)帶中的電子空位被稱為空穴。半導(dǎo)體和絕緣體的主要區(qū)別是禁帶寬度，絕緣體的禁帶寬度較大，在一般條件下，能夠被激發(fā)到導(dǎo)帶的電子很少，導(dǎo)電性很差。而金屬能帶中價(jià)電子占據(jù)部分能級(jí)，為半滿帶，因此金屬具有較好的導(dǎo)電性能。
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