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文档简介

一.晶体中电子的运动情况晶体具有大量分子、原子或离子有规则排列的点阵结构。电子受到周期性势场的作用。a电子的波函数是布洛赫波

解定态薛定格方程(略）可以得出两点重要结论：１.电子的能量是量子化的;２.电子的运动有隧道效应。原子的外层电子(高能级)，势垒穿透概率较大，电子可以在整个固体中运动,称为共有化电子。原子的内层电子与原子核结合较紧,一般不是共有化电子。二.能带(energyband)固体中的电子能级有什么特点？量子力学计算表明，固体中若有N个原子，由于各原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的每一个能级,变成了N条靠得很近的能级,称为能带。电子的能量与波矢的关系。简约布里渊区能带的宽度记作

E，数量级为

E～eV。

若N~1023,则能带中两能级的间距约10-23eV。一般规律：

1.越是外层电子，能带越宽，

E越大。

2.点阵间距越小，能带越宽，

E越大。3.两个能带有可能重叠。能带中电子的排布固体中的一个电子只能处在某个能带中的某一能级上。

排布原则：

１.服从泡里不相容原理（费米子）

２.服从能量最小原理设孤立原子的一个能级Enl，它最多能容纳2(2+1)个电子。这一能级分裂成由N条能级组成的能带后，能带最多能容纳２Ｎ(2+1)个电子。例如，1ｓ、２ｓ能带，最多容纳2Ｎ个电子。2ｐ、３ｐ能带，最多容纳6Ｎ个电子。

电子排布时，应从最低的能级排起。

1．满带（排满电子）2．价带（能带中一部分能级排满电子）

亦称导带、部分填充带3．空带（未排电子）

亦称导带4．禁带（不能排电子）２Ｎ(2+1)

有关能带被占据情况的几个名词：三.电子的准经典运动晶体内电子的平均速度电子的有效质量一维晶体内电子的能量、速度与波矢的关系。一维晶体的电子平均速度四.导体和绝缘体（conductor．insulator）固体按导电性能的高低可以分为导体半导体绝缘体

它们的导电性能不同，是因为它们的能带结构不同。导体

Eg导体导体绝缘体

Eg半导体

Eg导体在外电场的作用下，大量共有化电子很易获得能量，集体定向流动形成电流。E从能级图上来看，是因为其共有化电子很易从低能级跃迁到高能级上去。从能级图上来看，是因为满带与空带之间有一个较宽的禁带（

Eg约3～6eV），共有化电子很难从低能级（满带）跃迁到高能级（空带）上去。在外电场的作用下，共有化电子很难接受外电场的能量，所以形不成电流。绝缘体的能带结构,满带与空带之间也是禁带，但是禁带很窄（

Eg约0.1～2eV)。半导体绝缘体与半导体的击穿

当外电场非常强时，它们的共有化电子还是是能越过禁带跃迁到上面的空带中。绝缘体半导体导体五.空穴（hole）空带h

Eg满带满带中的一个电子跃迁到空带这相当于产生了一个带正电的粒子(称为“空穴”)

。电子和空穴总是成对出现的。少了一个电子的满带对电流密度的贡献为空带满带

Eg

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