固体材料中的传导

Atomics外环的电子数量仍然是导体和绝缘体之间差异的原因。众所周知，固体材料主要用于电子器件中以实现电子传导。这些材料可以分为导体、半导体和绝缘体。

然而，导体、半导体和绝缘体是通过能级图来区分的。这里将考虑使电子离开其价带并进入传导所需的能量。该图是材料内所有Atomics的组合。绝缘体、半导体和导体的能级图如下图所示。

价带

底部是价带。它代表最接近Atomics核的能级，价带中的能级持有平衡Atomics核正电荷所需的正确电子数量。因此，该频带称为填充频带。

在价带中，电子与Atomics核紧密结合。在能级中向上移动，电子在每个后续能级中向Atomics核的束缚更加轻微。干扰靠近Atomics核能级的电子并不容易，因为它们的运动需要更大的能量，并且每个电子轨道都有不同的能级。

图中的顶部或最外层带称为导带。如果电子的能级位于该能带内，并且可以在晶体中相对自由地移动，那么它就会传导电流。

在半导体电子学中，我们主要关注价带和导带。以下是有关它的一些基本信息 -

价带和导带之间存在间隙，称为禁带。为了跨越禁隙，需要一定的能量。如果不足，则不会释放电子进行传导。电子将保留在价带中，直到它们收到额外的能量以跨越禁带。

特定材料的导电状态可以通过禁带宽度来表示。在Atomics理论中，能隙的宽度以电子伏特（eV）表示。电子伏特定义为电子受到 1 V 电势差时获得或损失的能量。每种元素的Atomics具有不同的允许导电的能级值。

请注意，绝缘体的禁止区域相对较宽。要使绝缘体导电需要非常大量的能量。例如，Thyrite。

如果绝缘体在高温下工作，增加的热能会导致价带的电子移入导带。

从能带图中可以清楚地看出，半导体的禁隙比绝缘体的禁隙小得多。例如，硅需要获得 0.7 eV 的能量才能进入导带。在室温下，添加热能可能足以引起半导体中的传导。这一特殊特性在固态电子器件中非常重要。

在导体的情况下，导带和价带彼此部分重叠。从某种意义上说，不存在禁忌间隙。因此，价带电子能够释放成为自由电子。通常在正常室温下，导体内几乎不发生导电。