史上最全半导体—导带价带禁带宽度一览表

半导体禁带宽度（1）能带和禁带宽度的概念：对于包括半导体在内的晶体，其中的电子既不同于真空中的自由电子，也不同于孤立原子中的电子。

真空中的自由电子具有连续的能量状态，即可取任何大小的能量；而原子中的电子是处于所谓分离的能级状态。

晶体中的电子是处于所谓能带状态，能带是由许多能级组成的，能带与能带之间隔离着禁带，电子就分布在能带中的能级上，禁带是不存在公有化运动状态的能量范围。

半导体最高能量的、也是最重要的能带就是价带和导带。

导带底与价带顶之间的能量差即称为禁带宽度（或者称为带隙、能隙）。

禁带中虽然不存在属于整个晶体所有的公有化电子的能级，但是可以出现杂质、缺陷等非公有化状态的能级——束缚能级。

例如施主能级、受主能级、复合中心能级、陷阱中心能级、激子能级等。

顺便也说一句，这些束缚能级不只是可以出现在禁带中，实际上也可以出现在导带或者价带中，因为这些能级本来就不属于表征晶体公有化电子状态的能带之列。

（2）禁带宽度的物理意义：禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。

半导体价带中的大量电子都是价键上的电子（称为价电子），不能够导电，即不是载流子。

只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。

空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。

因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。

Si的原子序数比Ge的小，则Si的价电子束缚得较紧，所以Si的禁带宽度比Ge的要大一些。

GaAs的价键还具有极性，对价电子的束缚更紧，所以GaAs的禁带宽度更大。

GaN、SiC等所谓宽禁带半导体的禁带宽度更要大得多，因为其价键的极性更强。

Ge、Si、GaAs、GaN和金刚石的禁带宽度在室温下分别为、 eV、 eV、 eV和 eV。

（1）导带conduction band：导带是由自由电子形成的能量空间.即固体构造内自由活动的电子所具有的能量规模.对于金属,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所谓价带,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(valence band)是满带(见能带理论),受到光电注入或热激发后,价带中的部分电子会超出禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带,空带中消失电子后即成为导电的能带——导带.势能动能：导带底是导带的最低能级,可算作是电子的势能,平日,电子就处于导带底邻近;离劝导带底的能量高度,则可算作是电子的动能.当有外场感化到半导体两头时,电子的势能即产生变更,从而在能带图上就表示出导带底产生竖直;反过来,凡是能带产生竖直的区域,就必定消失电场（外电场或者内建电场）. （2）价带与禁带：价带（valence band）或称价电带,平日是指半导体或绝缘体中,在0K时能被电子占满的最高能带.对半导体而言,此能带中的能级根本上是持续的.全充满的能带中的电子不克不及在固体中自由活动.但若该电子受到光照,它可接收足够能量而跳入下一个允许的最高能区,从而使价带变成部分充填,此市价带中留下的电子可在固体中自由活动.禁带,英文名为：Forbidden Band 经常应用来暗示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间.禁带宽度的大小决议了材料是具有半导体性质照样具有绝缘体性质.半导体的禁带宽度较小,当温度升高时,电子可以被激发传到导带,从而使材料具有导电性.绝缘体的禁带宽度很大,即使在较高的温度下,仍是电的不良导体.无机半导体的禁带宽度从～,π-π共轭聚合物的能带隙大致在～4.2eV,绝缘体的禁带宽度大于.（3）导带与价带的关系：“电子浓度=空穴浓度”,这现实上就是本征半导体的特点,是以可以说,凡是两种载流子浓度相等的半导体,就是本征半导体.留意：不但未掺杂的半导体是本征半导体,就是掺杂的半导体,在必定前提下（例如高温下）也可以改变成本征半导体.空穴,载流子：价带中的很多电子（价电子）其实不克不及导电,而少量的价电子空位——空穴才干导电,故称空穴是载流子.空穴的最低能量——势能,也就是价带顶,平日空穴就处于价带顶邻近.禁带宽度：价带顶与导带底之间的能量差,就是所谓半导体的禁带宽度.这就是产生本征激发所须要的最小平均能量.施主与受主：对于掺杂半导体,电子和空穴大多半是由杂质来供给的.可以或许供给电子的杂质称为施主;可以或许供给空穴的杂质称为受主.施主的能级处在接近导带底的禁带中;受主的能级处在接近价带顶的禁带中.现实上未掺杂半导体的费米能级在价带和导带的中心邻近.n型半导体的费米能级在导带底邻近,而p 型在价带顶邻近.（4）能隙：能隙（Bandgap energy gap）或译作能带隙,在固态物理学中泛指半导体或是绝缘体的价带（valence band）顶端至传导带（conduction band）底端的能量差距.费米能：依据量子力学理论,具有半奇数自旋量子数（平日为1/2）的费米子,如电子,遵守泡利不相容道理,即一个量子态只能被一个粒子所占领.是以,费米子在能级中的散布遵守费米-狄拉克散布.一个由无互相感化的费米子构成的体系的基态模子可按照如下的办法构造：从无粒子体系开端,将粒子逐个填入现有而未被占领的最低能量的量子态,直到所有粒子全体填完.此时,体系的费米能就是最高占领分子轨道的能量.费米面：金属中的自由电子知足泡利不相容道理,其在单粒子能级上散布几率遵守费米统计散布f(E) = 1 / (1 + expE − Ef / KbT)（个中Ef暗示费米能级,Kb暗示玻尔兹曼常数,T暗示温度）当T=0K时,f(E)= 1.暗示在绝对零度下,电子将占领E≤Ef的全体能级,而大于Ef的能级将全体空着,自由电子的能量暗示为E（k）=ћ²к²/2m,它在к空间的等能面是一球面,将E=Ef等能面称为费米面.留意：半导体中费米能级和金属费米能级是不合的,金属费米能级就是0K下电子占领的最高能级.半导体中所谓费米能级现实上是电子体系的化学势,是由热力学统计物理中推导的一个量,所以说假如从金属费米能级角度懂得的就错了.。

导带价带禁带费米能级 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020（1）导带conduction band：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范围。

对于金属，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所谓价带，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(valence band)是满带(见)，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带(forbiddenband/band gap)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。

势能动能：导带底是导带的最低能级，可看成是电子的势能，通常，电子就处于导带底附近；离开导带底的能量高度，则可看成是电子的动能。

当有外场作用到半导体两端时，电子的势能即发生变化，从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜；反过来，凡是能带发生倾斜的区域，就必然存在电场（外电场或者内建电场）。

（2）价带与禁带：价带（valence band）或称价电带，通常是指半导体或绝缘体中，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。

禁带，英文名为：Forbidden Band 常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。

禁带宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。

半导体的禁带宽度较小，当温度升高时，电子可以被激发传到导带，从而使材料具有导电性。

绝缘体的禁带宽度很大，即使在较高的温度下，仍是电的不良导体。

无机半导体的禁带宽度从～，π-π共轭聚合物的能带隙大致在～,绝缘体的禁带宽度大于。

【半导体】（1）导带conduction band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范围。

对于金属，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所谓价带，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(valence band)是满带(见能带理论)，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)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。

势能动能：导带底是导带的最低能级，可看成是电子的势能，通常，电子就处于导带底附近；离开导带底的能量高度，则可看成是电子的动能。

当有外场作用到半导体两端时，电子的势能即发生变化，从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜；反过来，凡是能带发生倾斜的区域，就必然存在电场（外电场或者内建电场）。

（2）价带与禁带价带（valence band）或称价电带，通常是指半导体或绝缘体中，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。

禁带，英文名为：Forbidden Band 常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。

禁带宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。

半导体的禁带宽度较小，当温度升高时，电子可以被激发传到导带，从而使材料具有导电性。

绝缘体的禁带宽度很大，即使在较高的温度下，仍是电的不良导体。

无机半导体的禁带宽度从0.1～2.0eV，π-π共轭聚合物的能带隙大致在1.4～4.2eV,绝缘体的禁带宽度大于4.5eV。

（3）导带与价带的关系：“电子浓度=空穴浓度”，这实际上就是本征半导体的特征，因此可以说，凡是两种载流子浓度相等的半导体，就是本征半导体。

【半导体】（1）导带 conduction bandA解释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范围。

对于金属，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所谓价带，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（valenee band）是满带（见能带理论），受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带（forbidden ban d/ba nd gap）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一一导带。

B导带的涵义：导带是半导体最外面（能量最高）的一个能带，是由许多准连续的能级组成的；是半导体的一种载流子一一自由电子（简称为电子）所处的能量范围。

导带中往往只有少量的电子，大多数状态（能级）是空着的，则在外加作用下能够发生状态的改变，故导带中的电子能够导电，即为载流子。

导带底是导带的最低能级，可看成是电子的势能，通常，电子就处于导带底附近；离开导带底的能量高度，则可看成是电子的动能。

当有外场作用到半导体两端时，电子的势能即发生变化，从而在能带图上就表现出导带底发生倾斜；反过来，凡是能带发生倾斜的区域，就必然存在电场（外电场或者内建电场）。

导带底到真空中自由电子能级的间距，称为半导体的亲和能，即是把一个电子载流子从半导体内部拿到真空中去所需要的能量。

这是半导体的一个特征参量。

（2）价带与禁带价带（vale nee band ）或称价电带，通常是指半导体或绝缘体中，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。

被价电子占据的能带（低温下通常被价电子占满）。

禁带，英文名为：Forbidden Band 在能带结构中能态密度［1］为零的能量区间。

禁带宽度(Band gap)是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev))，固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有自由电子存在，自由电子存在的能带称为导带（能导电），被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。

例如：锗的禁带宽度为0.66ev；硅的禁带宽度为1.12ev；砷化镓的禁带宽度为1.46ev；氧化亚铜的禁带宽度为2.2eV。

禁带非常窄的一般是金属，反之一般是绝缘体。

半导体的反向耐压，正向压降都和禁带宽度有关。

编辑本段禁带宽度的物理意义禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。

半导体价带中的大量电子都是价键上的电子（称为价电子），不能够导电，即不是载流子。

只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。

空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。

因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。

Si的原子序数比Ge的小，则Si的价电子束缚得较紧，所以Si的禁带宽度比Ge的要大一些。

GaAs的价键还具有极性，对价电子的束缚更紧，所以GaAs 的禁带宽度更大。

GaN、SiC等所谓宽禁带半导体的禁带宽度更要大得多，因为其价键的极性更强。

Ge、Si、GaAs、GaN和金刚石的禁带宽度在室温下分别为0.66eV、1.12 eV、1.42 eV、3.44 eV和5.47 eV。

金刚石在一般情况下是绝缘体，因为碳（C）的原子序数很小，对价电子的束缚作用非常强，价电子在一般情况下都摆脱不了价键的束缚，则禁带宽度很大，在室温下不能产生出载流子，所以不导电。

不过，在数百度的高温下也同样呈现出半导体的特性，因此可用来制作工作温度高达500oC以上的晶体管。

禁带和禁带宽导带、价带禁带和禁带宽导带、价带在能带中，那些被电子填满的能带即能带中每一个能级都被两个电子所占据，称为商镊；那些没有电子填充的能带，即能带中每一个朗级上都没有电子，称为空带；两相邻能带问的间隙称为禁带。

原子中的电子，按照一定的规则由低到高顺序填充能极，即先填充低能极后填充高能极。

晶体中，电子填充能带的顺序也是由低到高，先填能量较低的能带；后填能量较高的能带。

原子最低能级上的电了，ST代理在组成品体后就处于晶体最低的能带个，较高能级上的电子处于较高的相应能带中。

在陡、锗半导体中，能量最高的那个满带为价电子所填充，所以又称为价带，也可以说，价电子填充的那个满带称为价带。

价带和原子中最外层轨道上的价电子能级相对应。

可见，满带是泛指那些为电子所填满的那些带，而价带是满带之一。

空能带中能量最低的那个空带称为导带。

通常所说的半导体禁带宽度，是指价带顶和导带底之间的能量差，带宽度量‘等于导带最低能量与价带最高能量之差。

禁带宽度的大小是由半导体材料本身性质所决定的。

禁带宽度是半导体材料的主要参数，它对华导体器件的最高工作温度、工作频率等都有着决定性的影响。

禁带宽度还与压力有关，在室温附近，砧的禁带宽度随压力增大而减小，锗和砷化掠的禁惜宽度随压力增大而增大。

对于单层板和层合板，其纤维均为按一定方式和顺序在基体中排布。

对于不同的实际需要，在复合材料的构造中根据纤维的特征尺寸还有两种被应用的短纤维复合材料：随机取向短切纤维复合材料(由基体与短纤维均匀搅拌模压而成的复合材料)，单向短纤维(短切纤维呈单(3)节省能源。

在由复合材料制造的各种结构过程中，其能耗低于金属材料；高比强度和高比模量结构的质量轻，从而使得结构使用中能耗减少。

除了上述特点外，复合材料还具有各种良好的特性，如抗冲击性、透电磁波性、减阻尼性、耐磨和耐腐蚀等。

对于复合材料的力学分析和研究，大致可分为材料力学和结构力学两大类。

月惯上把复合材料的材辑力学分析和研究部分称为复合材料力学；而把复合材14的结构力学(如板、壳结构)分析和研究部分称为复合材料结构力学。

（1）导带conduction band：之吉白夕凡创作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范围.对金属, 所有价电子所处的能带就是导带.对半导体, 所有价电子所处的能带是所谓价带, 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(valence band)是满带(见能带理论), 受到光电注入或热激发后, 价带中的部份电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带, 空带中存在电子后即成为导电的能带——导带.势能动能：导带底是导带的最低能级, 可看成是电子的势能, 通常, 电子就处于导带底附近；离开导带底的能量高度, 则可看成是电子的动能.当有外场作用到半导体两端时, 电子的势能即发生变动, 从而在能带图上就暗示出导带底发生倾斜；反过来, 凡是能带发生倾斜的区域, 就肯定存在电场（外电场或者内建电场）.（2）价带与禁带：价带（valence band）或称价电带, 通常是指半导体或绝缘体中, 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.全布满的能带中的电子不能在固体中自由运动.但如果该电子受到光照, 它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区, 从而使价带酿成部份充填, 此时价带中留下的电子可在固体中自由运动.禁带, 英文名为：Forbidden Band 经常使用来暗示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间.禁带宽度的年夜小决定了资料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质.半导体的禁带宽度较小, 当温度升高时, 电子可以被激发传到导带, 从而使资料具有导电性.绝缘体的禁带宽度很年夜, 即使在较高的温度下, 仍是电的不良导体.无机半导体的禁带宽度从～, π-π共轭聚合物的能带隙年夜致在～4.2eV,绝缘体的禁带宽度年夜于.（3）导带与价带的关系：“电子浓度=空穴浓度”, 这实际上就是本征半导体的特征,因此可以说, 凡是两种载流子浓度相等的半导体, 就是本征半导体.注意：不单未搀杂的半导体是本征半导体, 就是搀杂的半导体, 在一定条件下（例如高温下）也可以转酿本钱征半导体.空穴, 载流子：价带中的许多电子（价电子）其实不能导电,而少量的价电子空位——空穴才华导电, 故称空穴是载流子.空穴的最低能量——势能, 也就是价带顶, 通常空穴就处于价带顶附近.禁带宽度：价带顶与导带底之间的能量差, 就是所谓半导体的禁带宽度.这就是发生本征激发所需要的最小平均能量.施主与受主：对搀杂半导体, 电子和空穴年夜大都是由杂质来提供的.能够提供电子的杂质称为施主；能够提供空穴的杂质称为受主.施主的能级处在靠近导带底的禁带中；受主的能级处在靠近价带顶的禁带中.实际上未搀杂半导体的费米能级在价带和导带的中央附近.n型半导体的费米能级在导带底附近, 而p型在价带顶附近.（4）能隙：能隙（Bandgap energy gap）或译作能带隙, 在固态物理学中泛指半导体或是绝缘体的价带（valence band）顶端至传导带（conduction band）底真个能量差距.费米能：根据量子力学理论, 具有半奇数自旋量子数（通常为1/2）的费米子, 如电子, 遵循泡利不相容原理, 即一个量子态只能被一个粒子所占据.因此, 费米子在能级中的分布遵循费米-狄拉克分布.一个由无相互作用的费米子组成的系统的基态模型可依照如下的方法构造：从无粒子系统开始, 将粒子逐个填入现有而未被占据的最低能量的量子态, 直到所有粒子全部填完.此时, 系统的费米能就是最高占据分子轨道的能量.费米面：金属中的自由电子满足泡利不相容原理, 其在单粒子能级上分布几率遵循费米统计分布f(E) = 1 / (1 + expE − Ef / KbT)（其中Ef暗示费米能级, Kb暗示玻尔兹曼常数, T暗示温度）当T=0K时, f(E)= 1.暗示在绝对零度下, 电子将占据E≤Ef的全部能级, 而年夜于Ef的能级将全部空着, 自由电子的能量暗示为E （k）=ћ²к²/2m,它在к空间的等能面是一球面, 将E=Ef等能面称为费米面.注意：半导体中费米能级和金属费米能级是分歧的, 金属费米能级就是0K下电子占据的最高能级.半导体中所谓费米能级实际上是电子系统的化学势, 是由热力学统计物理中推导的一个量, 所以说如果从金属费米能级角度理解的就错了.。