半導體的價帶為什麼是滿帶

1. PN結，導帶、滿帶、空帶、禁帶分別是什麼意思

PN結:採用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半導體製作在同一塊半導體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區稱為PN結（英語：PN junction）。PN結具有單向導電性，是電子技術中許多器件所利用的特性

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作者：acalephs
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讓我們從最基本的開始……以下如果沒有特別說明主角都是電子。
首先從量子力學的基本假設——不連續性可以推出原子外電子的在條件一定的情況下只能取到某些特定的能量，這就是能級：

<img src="https://pic1.mg.com/50/_hd.jpg" data-rawwidth="230" data-rawheight="216" class="content_image" width="230">需要注意的是以上的能帶圖、導帶、價帶的說法都是以電子為基準的（能級越高電子能量越大），如果是針對空穴，就是在導帶中不導電（導帶中全是空穴……），在價帶中能導電。所以我們把（半導體內），導帶中的電子和價帶內的空穴合稱載流子。

2. 能級圖的導帶和價帶分別是什麼

導帶是由自由電子形成的能量空間。即固體結構內自由運動的電子所 具有的能量專范圍。 對於屬金屬，所有價電子所處的能帶就是導帶。 對於半導體，所有價電子所處的能帶是價帶，比價帶能量更高的 能帶是導帶。在絕對零度溫度下，半導體的價帶是滿帶(能帶理論)，受到光電注入或熱激發後，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後即成 為導電的能帶——導帶。
以Li原子1s22s1.為例，如果有n個Li原子他們各自的1s原子軌道將組成n個σ1s分子軌道（金屬鍵的量子力學模型，在分子軌道理論的基礎上發展起來的現代金屬鍵理論）
由於這些分子軌道之間的能量差距很小，他們的能級連成一片成為一個能帶
Li原子中的n和2s分子軌道也能組成能帶，這個能帶中的一半是σ2s軌道，被電子充滿，另一半是σ*2s軌道，沒有電子，是空的。由2s電子所組成的這種半充滿的能帶就是導帶

3. 關於能帶的價帶

這個首先從量子力學的基本假設說起——不連續性可以推出原子外電子的在條件一定的情況下只能取到某些特定的能量，這就是能級：當體系中有很多個原子的時候，由於原子間的相互作用，原子的能級會發生移動。原本相同的一條能級變成了一組差別很小的能級，這就是能帶，也就是允帶。
由於能帶內不同能級的能量差別非常小，所以很多時候在能帶內可以忽略間隔，認為能量是連續的。由於能帶是由能級擴展而來，能帶和能級一樣，相互之間存在沒有能級的間隔，這個間隔就是禁帶，電子無法取到禁帶中的能量。
當原子處於基態的時候，它的所有電子從最低能級開始依次向上填充。對於半導體，電子剛好填充到某一個能帶滿了，下一個能帶全空。這些被填滿的能帶稱為滿帶，滿帶中能量最高的一條稱為價帶。由於電流的產生需要載流子發生定向運動，而價帶中電子已經占據了所有可能的能級，絕大多數電子相鄰位置上的態都已經被占據了，無法移動，所以價帶中的電子可以認為是不導電的。
對於半導體，能量最高的一個價帶，到能量更高的下一個能帶之間有一個禁帶，但是這個禁帶的寬度（能量）不是很大，所以有一些電子有機會躍遷到下一個能帶。由於這個能帶幾乎是空的，所以電子們躍遷到這個能帶之後就可以自由地奔跑，這個能帶就是導帶。（另外對於絕緣體，這個禁帶寬度太大，基本上不可能有電子躍遷過去。對於金屬，根本沒有禁帶，導帶和價帶直接重合了，既然最高的能帶本身就不滿那不需要躍遷就可以導電了。）</ol>這些理論從《固體物理》、《半導體物理》都有詳細的介紹。理論是布洛赫和布里淵首先提出來的。

4. 什麼是價帶

鍺、硅和砷化鎵GaAs 等一些重要的半導體材料，都是典型的共價晶體。在共價晶體

中，每個原子內最外層的電容子和鄰近原子形成共價鍵，整個晶體就是通過這些共價鍵把原子

聯系起來。在半導體物理中，通常把這種形成共價鍵的價電子所佔據的能帶稱為價帶，而

把價帶上面鄰近空帶（自由電子占據的能帶）稱為導帶。導帶和價帶之間，被寬度為Eg的

禁帶所分開，如圖4-5所示。 原子的電離以及電子與空穴的復合發光等過程，主要發生在

5. 半導體的原理是什麼

原理：

在極低溫度下，半導體的價帶是滿帶（見能帶理論），受到熱激發後，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後成為導帶，價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位，稱為空穴。空穴導電並不是實際運動，而是一種等效。

電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動。它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為復合。

復合時釋放出的能量變成電磁輻射（發光）或晶格的熱振動能量（發熱）。在一定溫度下，電子- 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡，此時半導體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時，將產生更多的電子- 空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。

(5)半導體的價帶為什麼是滿帶擴展閱讀：

半導體的應用

一、在無線電收音機（Radio）及電視機（Television）中，作為「訊號放大器/整流器」用。

二、發展「太陽能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。

三、半導體可以用來測量溫度，測溫范圍可以達到生產、生活、醫療衛生、科研教學等應用的70%的領域，有較高的准確度和穩定性，解析度可達0.1℃，甚至達到0.01℃也不是不可能，線性度0.2%，測溫范圍-100~+300℃，是性價比極高的一種測溫元件。

四、半導體致冷器的發展, 它也叫熱電致冷器或溫差致冷器, 它採用了帕爾貼效應。

6. 半導體物理中，滿帶為什麼不導電

滿帶對導電無貢獻，電子受電場力作用，以一定速度漂移,得到附加能量電子，要到較高的版能級上權去，滿帶能隙寬，在外電場的作用下, 電子很難接受外電場的能量，形不成電流。半導體通常的情況是，能隙較窄, 溫度升高時, 一部分電子從價帶躍遷到導帶，形成不滿帶。在滿帶中，所有+/-k量子態同時被電子填充，總電流抵消，外電場作用下不改變情況，滿帶不導電。詳見有半導體章節的量子物理書

7. 半導體中原本滿帶的價帶中的電子若有電子進入了導帶，是不是此價帶也可以稱做導帶。

價帶中的電子被化學鍵束縛著，不能自由移動，因此不能稱為載流子。當給予電子足夠大得能量，擺脫化學鍵的束縛，也就認為電子進入導帶了。
也就是說導帶和價帶代表電子的能量狀態的等級。

8. 什麼叫導帶，什麼叫價帶啊

導帶：由自由電子形成的能量空間。
在絕對零度溫度下，半導體的價帶專(valence band)是滿帶(見能帶理屬論)，受到光電注入或熱激發後，價帶中的部分電子會越過禁帶(forbidden band/band gap)進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後成為導帶

價帶：半導體或絕緣體中，在0K時能被電子占滿的最高能帶。對半導體而言，此能帶中的能級基本上是連續的。全充滿的能帶中的電子不能在固體中自由運動。但若該電子受到光照，它可吸收足夠能量而跳入下一個容許的最高能區，從而使價帶變成部分充填，此時價帶中留下的電子可在固體中自由運動。價帶中電子的自由運動對於與晶體管有關的現象是很重要的。
被價電子占據的允帶（低溫下通常被價電子占滿）。

一般能量源是光照

9. 導帶，價帶，禁帶是什麼理論，誰提出的

1. 這個首先從量子力學的基本假設說起——不連續性可以推出原子外電子的在條件一定的情況下只能取到某些特定的能量，這就是能級：當體系中有很多個原子的時候，由於原子間的相互作用，原子的能級會發生移動。原本相同的一條能級變成了一組差別很小的能級，這就是能帶，也就是允帶。

2. 由於能帶內不同能級的能量差別非常小，所以很多時候在能帶內可以忽略間隔，認為能量是連續的。由於能帶是由能級擴展而來，能帶和能級一樣，相互之間存在沒有能級的間隔，這個間隔就是禁帶，電子無法取到禁帶中的能量。

3. 當原子處於基態的時候，它的所有電子從最低能級開始依次向上填充。對於半導體，電子剛好填充到某一個能帶滿了，下一個能帶全空。這些被填滿的能帶稱為滿帶，滿帶中能量最高的一條稱為價帶。由於電流的產生需要載流子發生定向運動，而價帶中電子已經占據了所有可能的能級，絕大多數電子相鄰位置上的態都已經被占據了，無法移動，所以價帶中的電子可以認為是不導電的。

4. 對於半導體，能量最高的一個價帶，到能量更高的下一個能帶之間有一個禁帶，但是這個禁帶的寬度（能量）不是很大，所以有一些電子有機會躍遷到下一個能帶。由於這個能帶幾乎是空的，所以電子們躍遷到這個能帶之後就可以自由地奔跑，這個能帶就是導帶。（另外對於絕緣體，這個禁帶寬度太大，基本上不可能有電子躍遷過去。對於金屬，根本沒有禁帶，導帶和價帶直接重合了，既然最高的能帶本身就不滿那不需要躍遷就可以導電了。）

這些理論從《固體物理》、《半導體物理》都有詳細的介紹。理論是布洛赫和布里淵首先提出來的。

10. 介紹下半導體的能帶理論

半導體能帶理論
分析半導體能帶理論，必須從能級，能帶，禁帶，價帶，導帶開始。因此分析如下：
能級（ Level）：在孤立原子中，原子核外的電子按照一定的殼層排列，每一殼層容納一定數量的電子。每個殼層上的電子具有分立的能量值，也就是電子按能級分布。為簡明起見，在表示能量高低的圖上，用一條條高低不同的水平線表示電子的能級，此圖稱為電子能級圖。 能帶（Enegy Band）：晶體中大量的原子集合在一起，而且原子之間距離很近，以硅為例，每立方厘米的體積內有5×1022個原子，原子之間的最短距離為0.235nm。致使離原子核較遠的殼層發生交疊，殼層交疊使電子不再局限於某個原子上，有可能轉移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運動到更遠的原子殼層上去，這種現象稱為電子的共有化。從而使本來處於同一能量狀態的電子產生微小的能量差異，與此相對應的能級擴展為能帶。 禁帶（Forbidden Band）：允許被電子占據的能帶稱為允許帶，允許帶之間的范圍是不允許電子占據的，此范圍稱為禁帶。原子殼層中的內層允許帶總是被電子先佔滿，然後再占據能量更高的外面一層的允許帶。被電子占滿的允許帶稱為滿帶，每一個能級上都沒有電子的能帶稱為空帶。 價帶（Valence Band）：原子中最外層的電子稱為價電子，與價電帶。 導帶（Conction Band）：價帶以上能量最低的允許帶稱為導帶。 導帶的底能級表示為Ec，價帶的頂能級表示為Ev，Ec與Ev之間的能量間隔稱為禁帶Eg。 半導體的導電作用是通過帶電粒子的運動（形成電流）來實現的，這種電流的載體稱為載流子。半導體中的載流子是帶負電的電子和帶正電的空穴。對於不同的材料，禁帶寬度不同，導帶中電子的數目也不同，從而有不同的導電性。例如，絕緣材料SiO2的Eg約為5.2eV，導帶中電子極少，所以導電性不好，電阻率大於1012Ω·cm。半導體Si的Eg約為1.1eV，導帶中有一定數目的電子，從而有一定的導電性，電阻率為10-3—1012Ω·cm。金屬的導帶與價帶有一定程度的重合，Eg=0，價電子可以在金屬中自由運動，所以導電性好，電阻率為10-6—10-3Ω·cm。