什么是能級(jí)？什么是能帶？

       

半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)是與電子和空穴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)的，松下蓄電池而它們運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述和理解建立在能帶理論的基礎(chǔ)上。從

大的范圍講，半導(dǎo)體的物理性質(zhì)是建立在能帶理論上的。因此，要想了解半導(dǎo)體材料，必須要對(duì)能帶有所了解。那么什么是

能帶呢?
要想了解能帶，首先必須了解什么是能級(jí)。
在原子中，電子圍繞原子核是按層分布的，每個(gè)電子的能量(或運(yùn)動(dòng)的軌道)是固定的。
在原子中，最外層的電子離原子核最遠(yuǎn)，原子核對(duì)它的吸引力最小，而最靠近原子核的那層電子，原子核對(duì)它的吸引力最大

。所以，如果第一層的電子要跳到第二層，它就必須要有一定的能量來(lái)克服原子核對(duì)它的吸引；如果這個(gè)電子的能量很小，

不足以克服原子核的吸引力，那么它只能在第一層運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)，只有能量較大的電子才能從第一層跳到第二層，因此，第二

層上電子的能量大于第一層上電子的能量。由此類椎，越外層上的電子能量越大。
在物理學(xué)中，常常用能量圃來(lái)描述電子在不同軌道上所具有的能量。如果把電子所具有的能量由低到高依次用坐標(biāo)來(lái)表示，

那么就可以看出，它們的能量是一級(jí)級(jí)地增加上去的松下蓄電池，如圖2—12所示。
圖2—12的右邊是電子運(yùn)動(dòng)軌道的示意圖，左邊是電子的能級(jí)囤。圖中丑K、E，Eu，
E，分別表示電子處于K、l M、N各層上所具有的能量，這些標(biāo)志電子能級(jí)高低的線條稱為電子的能級(jí)。
以上討論了在一個(gè)孤立原子中的電子狀態(tài)。在通常情況下，物質(zhì)都是由大量原子組成的。
在十導(dǎo)體中，大量的原子按一定的規(guī)律和周期排列成晶體。由于原子和原子之間靠得非常近，所以價(jià)電子不僅受到原來(lái)所屬

的原子核的影響，還要受到相鄰原子核的影響。這樣，價(jià)電子就不再屬于個(gè)別原子所“私有”，即不僅僅是圍繞某個(gè)原子核

運(yùn)動(dòng)，而是屬于整個(gè)晶體所·共有”的，它能夠在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，屬于某個(gè)原子核的價(jià)電子可以運(yùn)動(dòng)到別的原子的

相應(yīng)的能級(jí)上去。價(jià)電子的這種運(yùn)動(dòng)稱為共有化運(yùn)動(dòng)。
這里就提出了一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)價(jià)電子在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所具有的能量是否和圍繞‘個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能量一樣呢

，或者說(shuō)，它們的能級(jí)有沒(méi)有變化?實(shí)際上，它們的能級(jí)是有變化的。這些“共有化”的價(jià)電子不像圍繞一個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)松下蓄電池時(shí)

那樣只能有一個(gè)固定的能量，即只有一個(gè)固定的能級(jí)，而是具有若干十分布在一定范圍內(nèi)的能級(jí)。這些能圾相互之間靠得非

常近，基本上連成一片，這些連成一片的能級(jí)就稱為能帶。