金属、半导体和绝缘体能带结构区别

当相同原子相互接近时，其电子波函数便开始重 迭．根据量子力学的泡利不相容原理，在一个系 统中，不允许有两个电子具有相同的量子状态， 因而孤立原子的能级必然产生分裂，这些新产生 的分裂能级不再是某个原于所独有，而是属于原 子共有。在固体中，大量原子结合在一起，相互 极为接近的大量分裂能级最终成为一个连续的能 带。 量子力学计算表明，晶体中若有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,在晶体中就变成了N条靠得很近的能级, 称为能带。
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。
能带的一般规律：越是外层电子，能带越宽， E越大； 点阵间距越小，能带越宽，E越 大； 两个能带有可能重叠。
电流产生机理

电流的产生要求电子能够在电场的作用下 加速移动至新的能量状态，即要求在电子 现有能量状态附近必须有空能级。举例来 说，如果一个能带中只有很少几个电子， 而有大半的能态是空的，则电子很容易在 能带中由这个能态运动到另一个能态，从 而发生电荷的迁移，产生导电行为。
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金属、半导体和绝缘体能带结构区别
金属、半导体和绝缘体能带结构 区别
能带（Energy Band）的形成过程 当孤立的原子结合在一起形成固体时， 相邻的原子之间会产生各种交互作用， 原子之间的排斥力和吸引力最后在一 定的原子间距达到平衡． 由量子力学可知，晶体中相同原子孤 立存在时，各自的电子波函数没有相 互作用，因而各原子可以有完全相同 的电子能级结构。

对于金属、绝缘体和半导体来说，因其导 电性不同，所以其能带结构也不相同。在 绝缘体结构中0K时“价带”已被全部占据， 导带是全空的，因而价带中的电子于无法 进行电荷运输，因为价带中没有空能级。 导带中虽有空能级但无电子，因而也不可 能进行电荷运输；

半导体的电子能带结构与绝缘体相仿，但 其禁带宽比绝缘体小得多．例如Si为1.1eV， 而金刚石为5eV。这一较小的禁带宽度使价 带中的电子能较容易地在热或光的作用下 激发到高能带即导带中而起导电作用；金 属的能带结构又不同，能带或是重叠，或 是半填满。固而在一个能带内总是既有电 子又有空能态，电子在电场作用下便能自 曲地运动，从而导致很高的导电性。