能隙

价带顶端至导带底端的能量差距
能隙(Bandgap energy gap)或译作能带隙,在固态物理学中泛指半导体或是绝缘体的价带(valence band)顶端至导带(conduction band)底端的能量差距。

定义

能带理论是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。原子包括原子核和外层电子,它们均处于不断的运动状态。为使问题简化,首先假定固体中的原子核固定不动,并按一定规律作周期性运动,然后进一步认为每个电子都是在固定的原子核周期势场及其他电子的平均势场中运动,这就把整个问题简化成单电子问题。能带理论近似属这种单电子近似理论,首先由F.布洛赫L.-N.布里渊在解决金属的导电性问题时提出。

理论应用

对一个本征半导体(intrinsic semiconductor)而言,其导电性与能隙的大小有关,只有获得足够能量的电子才能从价带被激发,跨过能隙并跃迁至导带。利用费米-狄拉克统计(Fermi-Dirac Statistics)可以得到电子占据某个能阶(energy state)E0的机率。又假设
,EF是所谓的费米能阶(Fermi level),电子占据E0的机率可以利用波兹曼近似简化为: