导带、价带、禁带、允带都是什么逻辑关系？
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导带、价带、禁带、允带都是什么逻辑关系？
让我们从最基本的开始&&以下如果没有特别说明主角都是电子。首先从量子力学的基本假设&&不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量，这就是能级：（大家好，我是氢原子的电子能级）当体系中有很多个原子的时候，由于原子间的相互作用，原子的能级会发生移动。原本相同的一条能级变成了一组差别很小的能级，这就是能带，也就是允带。由于能带内不同能级的能量差别非常小，所以很多时候在能带内可以忽略间隔，认为能量是连续的。（在微扰影响下，左侧的能级扩展成了右侧的能带）由于能带是由能级扩展而来，能带和能级一样，相互之间存在没有能级的间隔，这个间隔就是禁带，电子无法取到禁带中的能量。当原子处于基态的时候，它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体，电子刚好填充到某一个能带满了，下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带，满带中能量最高的一条称为价带。由于电流的产生需要载流子发生定向运动，而价带中电子已经占据了所有可能的能级，绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了，无法移动，所以价带中的电子可以认为是不导电的。对于半导体，能量最高的一个价带，到能量更高的下一个能带之间有一个禁带，但是这个禁带的宽度（能量）不是很大，所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的，所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑，这个能带就是导带。（另外对于绝缘体，这个禁带宽度太大，基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属，根本没有禁带，导带和价带直接重合了，既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。）需要注意的是以上的能带图、导带、价带的说法都是以电子为基准的（能级越高电子能量越大），如果是针对空穴，就是在导带中不导电（导带中全是空穴&&），在价带中能导电。所以我们把（半导体内），导带中的电子和价带内的空穴合称载流子。-------------以下扩展-----------------为了方便描述电子在能带中的分布，我们引入了费米能级。费米能级的含义是，当半导体处于绝对零度的时候，费米能级以下的所有能级都被电子填满，费米能级以上所有的能级都是空的。当温度高于绝对零度的时候，可以通过费米能级和温度来计算电子的费米-狄拉克分布。所以费米能级能够完全描述平衡载流子的分布情况。纯净的半导体（本征半导体）的导电能力是很差的，因为需要很高的温度才能让足够多的载流子跃迁到导带。一般使用半导体的时候都会进行掺杂，通过掺入杂质来引入新的能级。对于硅来说，掺杂硼可以在禁带中里价带很近的位置上引入一组全空的能级，价带电子可以很容易地跃迁到这个能级上，电子跃迁之后在价带留下的空穴就可以导电了，这就是P型半导体。掺杂磷，可以在禁带中里导带很近的位置上引入一组全满的能级，这个能级上的电子可以很容易地跃迁到导带上，成为导带电子导电，这就是N型半导体。跃迁***;跃迁后就写这些把，PN节太麻烦了&&
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导带价带和禁带
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3秒自动关闭窗口能级图的导带和价带分别是什么?
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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,半导体的价带是满带(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.
以Li原子1s22s1.为例,如果有n个Li原子他们各自的1s原子轨道将组成n个σ1s分子轨道（金属键的量子力学模型,在分子轨道理论的基础上发展起来的现代金属键理论）由于这些分子轨道之间的能量差距很小,他们的能级连成一片成为一个能带Li原子中的n和2s分子轨道也能组成能带,这个能带中的一半是σ2s轨道,被电子充满,另一半是σ*2s轨道,没有电子,是空的.由2s电子所组成的这种半充满的能带就是导带
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在形成分子时，构成具有分立的分子轨道。是由大量的原子有序堆积而成的。由所构成的的数量非常之大，以至于可以将所形成的分子轨道的能级看成是准连续的，即形成了能带。
能带基本介绍
能带理论是用的方法研究固体内部运动的理论。始于初期，在确立以后发展起来的一种近似理论。它曾经定性地阐明了中运动的普遍特点，并进而说明了与、的区
别所在，解释了晶体中电子的问题。
自六十年代，得到广泛应用以后，使用电子计算机依据做复杂计算成为可能（不过仍然非常耗时，一次典型的能带结构自洽计算在普通工作站上往往需要花几个小时甚至一周多的时间才能完成）。由定性发展为一门定量的精确科学。
中所能具有的范围，在中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能量值。愈大，线的位置愈高，一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带，称为能带。各种能带数目及其宽度等都不相同。相邻两能带间的范围称为“”或“”。中不能具有这种。完全被占据的能带称“”。中的不会；完全未被占据的称“空带”；部分被占据的称“”。中的能够；价电子所占据能带称“”。比低的各能带一般都是，价带可以是满带，也可以是；如在金属中是导带，所以金属能。在中和半导
体中是所以它们不能。但很容易因其中有杂质或受外界影响（如光照，升温等），使中的数目减少，或使空带中出现一些电子而成为,因而也能。
能带结构简介
固体材料的能带结构由多条能带组成，能带分为（简称导带）、价电带（简称）和等，导带和价带间的空隙称为
可以解释固体中、、三大类区别的由来。材料的是由“”中含有的数量决定。当从“”获得而跳跃至“”时，就可以在带间任意移动而。
一般常见的金属材料，因为其与之间的“”非常小，在下 电子很容易获得而跳跃至传导带而，而绝缘材料则因为很大（通常大于9），电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般材料的能隙约为1至3电子，介于导体和之间。因此只要给予
适当条件的，或是改变其之间距，此材料就能。
所有固体物质都是由原子组成的，而原子则由原子核和电子组成。原子核外的电子在以原子核为中心的圆形轨道上运动，距离原子核越远的轨道其能级（电位能的级别）越高，电子也就越容易脱离原子的束缚，变成可以运动的自由电子。这有点像手上的风筝，放得越高，其运动能量越大，挣脱线的束缚的可能性越大。所以，最外层的电子最活跃，决定了与其他原子结合的方式（化学键），决定了该元素的化学性质，也就决定了该原子的价值，因此被称作为“价电子”。以硅原子为例，其原子核外有14个电子，以“2、8、4”的数量分布在三个轨道上，里面2和8个电子是稳定的，而外部的4个电子状态容易发生变化，因此其物理、化学特性就与它的4个价电子强相关。原子的电子状态决定了物质的导电特性，而能带就是在半导体物理中用来表征电子状态的一个概念。在固体电子学中有一套能带理论，便于研究固体（包括半导体）物质内部微观世界的规律。
能带原理--原子结构图
当原子处于孤立状态时，其电子能级可以用一根线来表示；当若干原子相互靠近时，能级组成一束线；当大量原子共存于内部结构规律的晶体中时，密集的能级就变成了带状，即能带。能带中的电子按能量从低到高的顺序依次占据能级。下面是绝缘体、半导体和金属导体的能带结构示意图。最下面的是价带，是在存在电子的能带中，能量最高的带；最上面是导带，一般是空着的；价带与导带之间不存在能级的能量范围就叫做禁带，禁带的宽度叫做带隙（能隙）。绝缘体的带隙很宽，电子很难跃迁到导带形成电流，因此绝缘体不导电。金属导体只是价带的下部能级被电子填满，上部可能未满，或者跟导带有一定的重叠区域，电子可以自由运动，即使没有重叠，其带隙也是非常窄的，因此很容易导电。而半导体的带隙宽度介于绝缘体和导体之间，其价带是填满的，导带是空的，如果受热或受到光线、电子射线的照射获得能量，就很容易跃迁到导带中，这就是半导体导电并且其导电性能可被改变的原理。
能带结构图
由于半导体的带隙窄，电子容易发生跃迁，因而导电性能容易发生大的变化；电子状态的变化还可能带来其他效应，比如从高能级到低能级跃迁过程中多余的能量以光子的形式释放，则产生“发光”现象。独特的能带结构，正是半导体具有百变魔力之源。
能带能带理论
能带理论介绍
这是讨论（包括金属、和的晶体）中的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把中每个电子的运
动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是的理论；对于晶体中的而言，等效势场包括的势场、其他价的平均势场和考虑电子反对称而带来的，是一种晶体周期性的势场。能带理论就是认为中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动；结果得到：共有化电子的波函数是Bloch函数形式，是由准连续构成的许多能带。
能带理论意义
能带理论是现代技术的理论基础，对于微技术的发展起了无可估量的作用。
能带理论研究中电子运动规律的一种近似理论。由组成，原子又包括和最外层，它们均处于不断的。为使问题简化，首先假定中的固定不动，并按一定规律作周期性排列，然后进一步认为每个都是在固定的原子实
周期势场及其他的平均势场中运动，这就把整个问题简化成单电子问题。就属这种理论，它首先由F.布洛赫和L.-N.布里渊在解决金属的问题时提出。具体的计算方法有近似法、法、法和原胞法等。前两种方法以的微扰理论作为基础，只分别适用于对电子的束缚很弱和很强的两种极端情形；后两种方法则适用于较一般的情形，应用较广。
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企业信用信息学了好几年还是不能理解明白导带、价带、禁带、允带都是什么逻辑关系，真的虚心求各位大神帮我答疑解惑，先谢谢了，有图么~p.s 什么时候问问题还要被人嘲讽了。。。我现在读研可还是搞不清楚啊
我以为是过海关……
让我们从最基本的开始……以下如果没有特别说明主角都是电子。&br&首先从量子力学的基本假设----不连续性可以推出原子外电子的在条件一定的情况下只能取到某些特定的能量，这就是&b&能级&/b&：&br&&img src=&/9d4af36a610edc44b3ea9e5d73c4a514_b.jpg& data-rawwidth=&230& data-rawheight=&216& class=&content_image& width=&230&&（大家好，我是氢原子的电子能级）&br&&br&当体系中有很多个原子的时候，由于原子间的相互作用，原子的能级会发生移动。原本相同的一条能级变成了一组差别很小的能级，这就是&b&能带&/b&，也就是&b&允带&/b&。由于能带内不同能级的能量差别非常小，所以很多时候在能带内可以忽略间隔，认为能量是连续的。&br&&img src=&/266f0bd8ac1_b.jpg& data-rawwidth=&388& data-rawheight=&300& class=&content_image& width=&388&&（在微扰影响下，左侧的能级扩展成了右侧的能带）&br&&br&由于能带是由能级扩展而来，能带和能级一样，相互之间存在没有能级的间隔，这个间隔就是&b&禁带&/b&，电子无法取到禁带中的能量。&br&&br&当原子处于基态的时候，它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体，电子刚好填充到某一个能带满了，下一个能带全空。这些被填满的能带称为&b&满带&/b&，满带中能量最高的一条称为&b&价带&/b&。&br&由于电流的产生需要载流子发生定向运动，而价带中电子已经占据了所有可能的能级，绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了，无法移动，所以&b&价带中的电子可以认为是不导电的&/b&。&br&&br&对于半导体，能量最高的一个价带，到能量更高的下一个能带之间有一个禁带，但是这个禁带的宽度（能量）不是很大，所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的，所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑，这个能带就是&b&导带&/b&。&br&（另外对于绝缘体，这个禁带宽度太大，基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属，根本没有禁带，导带和价带直接重合了，既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。）&br&&img src=&/f56ad86d93d990563eac4535d1acdc8d_b.jpg& data-rawwidth=&720& data-rawheight=&400& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&720& data-original=&/f56ad86d93d990563eac4535d1acdc8d_r.jpg&&需要注意的是以上的能带图、导带、价带的说法都是以电子为基准的（能级越高电子能量越大），如果是针对空穴，就是在导带中不导电（导带中全是空穴……），在价带中能导电。所以我们把（半导体内），导带中的电子和价带内的空穴合称&b&载流子&/b&。&br&&br&-------------以下扩展-----------------&br&&br&为了方便描述电子在能带中的分布，我们引入了&b&费米能级&/b&。&br&费米能级的含义是，当半导体处于绝对零度的时候，费米能级以下的所有能级都被电子填满，费米能级以上所有的能级都是空的。当温度高于绝对零度的时候，可以通过费米能级和温度来计算电子的&b&费米-狄拉克分布。&/b&所以费米能级能够完全描述平衡载流子的分布情况。&br&纯净的半导体（&b&本征半导体&/b&）的导电能力是很差的，因为需要很高的温度才能让足够多的载流子跃迁到导带。一般使用半导体的时候都会进行掺杂，通过掺入杂质来引入新的能级。&br&对于硅来说，掺杂硼可以在禁带中里价带很近的位置上引入一组全空的能级，价带电子可以很容易地跃迁到这个能级上，电子跃迁之后在价带留下的空穴就可以导电了，这就是&b&P型半导体&/b&。&br&掺杂磷，可以在禁带中里导带很近的位置上引入一组全满的能级，这个能级上的电子可以很容易地跃迁到导带上，成为导带电子导电，这就是&b&N型半导体&/b&。&br&&img src=&/4dfa0f6ef9d_b.jpg& data-rawwidth=&1200& data-rawheight=&900& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1200& data-original=&/4dfa0f6ef9d_r.jpg&&跃迁前&br&&img src=&/9cfb4f120aea450b3ef5_b.jpg& data-rawwidth=&1200& data-rawheight=&900& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1200& data-original=&/9cfb4f120aea450b3ef5_r.jpg&&跃迁后&br&&br&就写这些把，PN节太麻烦了……
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导带是高架桥，价带是地面人行道。&br&&br&半导体就像是人满为患时的地面交通，电子君们寸步难行挤成狗，但你若是有本事跳上空旷无人的高架桥，那就可以随便蹦?了。&br&&br&高架桥到地面之间的空档，就被称为禁带。所谓禁带，就是说电子君没地方可站。&br&&br&相应的，允带就是电子君可以站的地方，所以除了导带和价带，地下通道也是允带。&br&&br&高架桥若是太高，电子君们跳不上去，交通便陷入彻底瘫痪。这是绝缘体。&br&&br&高架桥若是接上了地面道路，电子君们就能纷纷上桥，交通立刻顺畅起来。这是金属。&br&&br&现代半导体技术，之所以能够实现器件的开关，就是能够在高架桥和地面之间架起一座临时的梯子，它将决定地面上有多少幸运的电子君能够登上高架桥，担负起导电的伟大使命。&br&&br&以上。
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