导体、绝缘体和半导体的能带论解释资料.ppt

05_03_导体、绝缘体和半导体的能带论解释——晶体中电子在电场和磁场中的运动05_03_导体、绝缘体和半导体的能带论解释——晶体中电子在电场和磁场中的运动06_05导体、绝缘体和半导体的能带论解释01——问题的提出02导体的电阻率03半导体的电阻率04绝缘体的电阻率05——所有固体中都包含大量的电子但电子的导电性却相差非常大06——其它一些固体却不是这样04——特鲁特关于一些金属导电电子数等于原子的价电子数的假设是相当成功03——电子的能带理论解释了导体与绝缘体02——导体、半导体和绝缘体的区别在哪里？011满带中的电子对导电的贡献电子能量是波矢的偶函数——状态和状态中电子的速度大小相等、方向相反波矢为的电子的速度波矢为的电子的速度1)在无外场时每个电子产生的电流——对电流的贡献相互抵消热平衡状态下，电子占据波矢为的状态和占据波矢为的状态的几率相等——无外场时晶体中的满带不产生电流——状态和状态中电子的速度大小相等、方向相反2)在有外场作用时电子受到的作用力电子动量的变化——所有电子状态以相同的速度沿着电场的反方向运动——电子的运动不改变布里渊区中电子的分布满带中的电子不产生宏观电流2导带中的电子对导电的贡献1)无外场存在时——虽然只有部分状态被电子填充，但波矢为的状态和波矢为的状态中电子的速度大小相等、方向相反，对电流的贡献相互抵消——热平衡状态下电子占据两个状态几率相等——导带中的电子在无外场作用时不产生电流在有外场作用时中的电子产生电流——在外场作用下导带外场的作用使布里渊区的状态分布发生变化——所有的电子状态以相同的速度沿着电场的反方向运动逆电场方向上运动的电子较多——导带中只有部分状态被电子填充导体、半导体、绝缘体模型绝缘体——原子中的电子是满壳层分布的01——在电场的作用下没有电流产生02——价电子刚好填满了许可的能带，形成满带——导带和价带之间存在一个很宽的禁带一般情况下，价带之上的能带没有电子03导体——在一系列能带中除了电子填充满的能带以外还有部分被电子填充的能带___导带04它们只填充半条能带——导体原胞中只有一个价电子的固体Li__3、Na__11、K__19、Cu__29、Ag__47原胞中含有偶数个价电子，可以填满一个能带——绝缘体二价金属——Be(4)、Mg(12)、Zn(30)，原胞有2个电子——绝缘体？？？——它们却是导体——能带存在交迭01半导体——Si：14、Ge：3202——禁带宽度较窄~2eV以下03——依靠热激发可将满带中的电子激发到导带中04因而具有导电能力05——热激发到导带中的电子数目随温度按指数规律变化06半导体的电导率随温度的升高按指数形式增大半金属——V族元素Bi、Sb、As01——三角晶格结构，原胞有偶数个电子02——具有金属的导电性___能带的交叠03——导电能力远小于金属04——能带交叠较小05对导电有贡献的载流子数远远小于普通的金属06受热或光激发从满带跃迁到上面的空带中使原来的满带变为近满带空穴——描述近满带的导电性近满带——满带中的少数电子3近满带和空穴总电流——在电场的作用下近满带产生的电流为近满带中所有电子对电流的贡献设想近满带中只有一个态没有电子——近满带产生的电流——近满带的总电流相当于一个带正电q的粒子以空状态中电子的速度所引起的——如果在空的中放入一个电子近满带变为满带总的电流为零近满带的电流05_03_导体、绝缘体和半导体的能带论解释——晶体中电子在电场和磁场中的运动05_03_导体、绝缘体和半导体的能带论解释——晶体中电子在电场和磁场中的运动