半导体的价带为什么是满带

1. PN结，导带、满带、空带、禁带分别是什么意思

PN结:采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结（英语：PN junction）。PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性

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作者：acalephs
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让我们从最基本的开始……以下如果没有特别说明主角都是电子。
首先从量子力学的基本假设——不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量，这就是能级：

<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带图、导带、价带的说法都是以电子为基准的（能级越高电子能量越大），如果是针对空穴，就是在导带中不导电（导带中全是空穴……），在价带中能导电。所以我们把（半导体内），导带中的电子和价带内的空穴合称载流子。

2. 能级图的导带和价带分别是什么

导带是由自由电子形成的能量空间。即固体结构内自由运动的电子所 具有的能量专范围。 对于属金属，所有价电子所处的能带就是导带。 对于半导体，所有价电子所处的能带是价带，比价带能量更高的 能带是导带。在绝对零度温度下，半导体的价带是满带(能带理论)，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成 为导电的能带——导带。
以Li原子1s22s1.为例，如果有n个Li原子他们各自的1s原子轨道将组成n个σ1s分子轨道（金属键的量子力学模型，在分子轨道理论的基础上发展起来的现代金属键理论）
由于这些分子轨道之间的能量差距很小，他们的能级连成一片成为一个能带
Li原子中的n和2s分子轨道也能组成能带，这个能带中的一半是σ2s轨道，被电子充满，另一半是σ*2s轨道，没有电子，是空的。由2s电子所组成的这种半充满的能带就是导带

3. 关于能带的价带

这个首先从量子力学的基本假设说起——不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量，这就是能级：当体系中有很多个原子的时候，由于原子间的相互作用，原子的能级会发生移动。原本相同的一条能级变成了一组差别很小的能级，这就是能带，也就是允带。
由于能带内不同能级的能量差别非常小，所以很多时候在能带内可以忽略间隔，认为能量是连续的。由于能带是由能级扩展而来，能带和能级一样，相互之间存在没有能级的间隔，这个间隔就是禁带，电子无法取到禁带中的能量。
当原子处于基态的时候，它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体，电子刚好填充到某一个能带满了，下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带，满带中能量最高的一条称为价带。由于电流的产生需要载流子发生定向运动，而价带中电子已经占据了所有可能的能级，绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了，无法移动，所以价带中的电子可以认为是不导电的。
对于半导体，能量最高的一个价带，到能量更高的下一个能带之间有一个禁带，但是这个禁带的宽度（能量）不是很大，所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的，所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑，这个能带就是导带。（另外对于绝缘体，这个禁带宽度太大，基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属，根本没有禁带，导带和价带直接重合了，既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。）</ol>这些理论从《固体物理》、《半导体物理》都有详细的介绍。理论是布洛赫和布里渊首先提出来的。

4. 什么是价带

锗、硅和砷化镓GaAs 等一些重要的半导体材料，都是典型的共价晶体。在共价晶体

中，每个原子内最外层的电容子和邻近原子形成共价键，整个晶体就是通过这些共价键把原子

联系起来。在半导体物理中，通常把这种形成共价键的价电子所占据的能带称为价带，而

把价带上面邻近空带（自由电子占据的能带）称为导带。导带和价带之间，被宽度为Eg的

禁带所分开，如图4-5所示。 原子的电离以及电子与空穴的复合发光等过程，主要发生在

5. 半导体的原理是什么

原理：

在极低温度下，半导体的价带是满带（见能带理论），受到热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带，价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴。空穴导电并不是实际运动，而是一种等效。

电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴，电子-空穴对消失，称为复合。

复合时释放出的能量变成电磁辐射（发光）或晶格的热振动能量（发热）。在一定温度下，电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡，此时半导体具有一定的载流子密度，从而具有一定的电阻率。温度升高时，将产生更多的电子- 空穴对，载流子密度增加，电阻率减小。

(5)半导体的价带为什么是满带扩展阅读：

半导体的应用

一、在无线电收音机（Radio）及电视机（Television）中，作为“讯号放大器/整流器”用。

二、发展「太阳能（Solar Power）」，也用在「光电池（Solar Cell）」中。

三、半导体可以用来测量温度，测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域，有较高的准确度和稳定性，分辨率可达0.1℃，甚至达到0.01℃也不是不可能，线性度0.2%，测温范围-100~+300℃，是性价比极高的一种测温元件。

四、半导体致冷器的发展, 它也叫热电致冷器或温差致冷器, 它采用了帕尔贴效应。

6. 半导体物理中，满带为什么不导电

满带对导电无贡献，电子受电场力作用，以一定速度漂移,得到附加能量电子，要到较高的版能级上权去，满带能隙宽，在外电场的作用下, 电子很难接受外电场的能量，形不成电流。半导体通常的情况是，能隙较窄, 温度升高时, 一部分电子从价带跃迁到导带，形成不满带。在满带中，所有+/-k量子态同时被电子填充，总电流抵消，外电场作用下不改变情况，满带不导电。详见有半导体章节的量子物理书

7. 半导体中原本满带的价带中的电子若有电子进入了导带，是不是此价带也可以称做导带。

价带中的电子被化学键束缚着，不能自由移动，因此不能称为载流子。当给予电子足够大得能量，摆脱化学键的束缚，也就认为电子进入导带了。
也就是说导带和价带代表电子的能量状态的等级。

8. 什么叫导带，什么叫价带啊

导带：由自由电子形成的能量空间。
在绝对零度温度下，半导体的价带专(valence band)是满带(见能带理属论)，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导带

价带：半导体或绝缘体中，在0K时能被电子占满的最高能带。对半导体而言，此能带中的能级基本上是连续的。全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。但若该电子受到光照，它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区，从而使价带变成部分充填，此时价带中留下的电子可在固体中自由运动。价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。
被价电子占据的允带（低温下通常被价电子占满）。

一般能量源是光照

9. 导带，价带，禁带是什么理论，谁提出的

1. 这个首先从量子力学的基本假设说起——不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量，这就是能级：当体系中有很多个原子的时候，由于原子间的相互作用，原子的能级会发生移动。原本相同的一条能级变成了一组差别很小的能级，这就是能带，也就是允带。

2. 由于能带内不同能级的能量差别非常小，所以很多时候在能带内可以忽略间隔，认为能量是连续的。由于能带是由能级扩展而来，能带和能级一样，相互之间存在没有能级的间隔，这个间隔就是禁带，电子无法取到禁带中的能量。

3. 当原子处于基态的时候，它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体，电子刚好填充到某一个能带满了，下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带，满带中能量最高的一条称为价带。由于电流的产生需要载流子发生定向运动，而价带中电子已经占据了所有可能的能级，绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了，无法移动，所以价带中的电子可以认为是不导电的。

4. 对于半导体，能量最高的一个价带，到能量更高的下一个能带之间有一个禁带，但是这个禁带的宽度（能量）不是很大，所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的，所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑，这个能带就是导带。（另外对于绝缘体，这个禁带宽度太大，基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属，根本没有禁带，导带和价带直接重合了，既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。）

这些理论从《固体物理》、《半导体物理》都有详细的介绍。理论是布洛赫和布里渊首先提出来的。

10. 介绍下半导体的能带理论

半导体能带理论
分析半导体能带理论，必须从能级，能带，禁带，价带，导带开始。因此分析如下：
能级（ Level）：在孤立原子中，原子核外的电子按照一定的壳层排列，每一壳层容纳一定数量的电子。每个壳层上的电子具有分立的能量值，也就是电子按能级分布。为简明起见，在表示能量高低的图上，用一条条高低不同的水平线表示电子的能级，此图称为电子能级图。 能带（Enegy Band）：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，以硅为例，每立方厘米的体积内有5×1022个原子，原子之间的最短距离为0.235nm。致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，这种现象称为电子的共有化。从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。 禁带（Forbidden Band）：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。原子壳层中的内层允许带总是被电子先占满，然后再占据能量更高的外面一层的允许带。被电子占满的允许带称为满带，每一个能级上都没有电子的能带称为空带。 价带（Valence Band）：原子中最外层的电子称为价电子，与价电带。 导带（Conction Band）：价带以上能量最低的允许带称为导带。 导带的底能级表示为Ec，价带的顶能级表示为Ev，Ec与Ev之间的能量间隔称为禁带Eg。 半导体的导电作用是通过带电粒子的运动（形成电流）来实现的，这种电流的载体称为载流子。半导体中的载流子是带负电的电子和带正电的空穴。对于不同的材料，禁带宽度不同，导带中电子的数目也不同，从而有不同的导电性。例如，绝缘材料SiO2的Eg约为5.2eV，导带中电子极少，所以导电性不好，电阻率大于1012Ω·cm。半导体Si的Eg约为1.1eV，导带中有一定数目的电子，从而有一定的导电性，电阻率为10-3—1012Ω·cm。金属的导带与价带有一定程度的重合，Eg=0，价电子可以在金属中自由运动，所以导电性好，电阻率为10-6—10-3Ω·cm。