低温固态物理第四章.pdf

§4 电子输运性质 4.1能带理论对固体导电性的理解 4.1能带理论对固体导电性的理解 固体按导电性能的高低可以分为 导电性能的不同 源于不同的能带结构 导体 半导体 绝缘体 最纯 −9 导电性最差 22 固体电阻率变化范围 金属 10 Ωcm 的绝缘体 10 Ωcm 导体 具有下列三种情况的能带 (E )k 结构的固体均为导体 空带 没有禁带存在，即空带底 有禁带存在，但 和满带顶紧靠在一起，如 禁带下的能带未 ΔE 禁带 自由电子的情况 被电子完全占据 g (E )k k 空带 (E )k 电子占据的能带和 能量较高的空带间 虽有禁带，但它们 空带 之间有重迭 k k 绝缘体 (E )k 价电子正好把价带填满，而上面的许可 带没有电子占据，在满带和空带之间存 在一禁带。 空带 禁带宽度称为带隙，绝缘体的带隙通常 禁带 在几eV 以上。在一般的温度下，电子不 可能获得足够的能量而从满带跃迁到空 带中，因此不具有导电性。 k 半导体 (E )k 半导体的能带和绝缘体相似，只是带隙 要小得多，通常在1eV左右。由于较小 的带隙，当有光照或升高温度时，价带 中的电子将被激发到空带中，使导带底 空带 附近有少量电子，这些电子将参与导