forbidden band是什么意思，forbidden band的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

在固体物理学中，禁带（Forbidden Band） 是指导带（Conduction Band）和价带（Valence Band）之间的能量范围。在这个能量区间内，电子无法稳定存在或自由移动，因此被称为“禁带”。其宽度（即禁带宽度，常用 (E_g) 表示）是决定材料导电性质的关键参数：

1. 定义与物理意义

   禁带是能带理论的核心概念。在晶体中，电子能量形成允许存在的能带（允带）和禁止存在的能隙（禁带）。价带顶与导带底之间的能量差即为禁带宽度 (E_g)。电子需克服该能量才能从价带跃迁至导带，成为自由载流子。

   来源：黄昆《固体物理学》

2. 与材料导电性的关系

   • 绝缘体：禁带宽度大（(E_g > 5 , text{eV})，如金刚石 (E_g = 5.5 , text{eV})），电子难以跃迁，导电性极差。
   • 半导体：禁带宽度适中（(E_g approx 0.1–3.0 , text{eV})，如硅 (E_g = 1.1 , text{eV})），热激发或光照可使少量电子跃迁，具有可控导电性。
   • 导体：价带与导带重叠（(E_g = 0)），电子可自由移动。

     来源：Kittel, C. Introduction to Solid State Physics (Chapter 7)

3. 技术应用

   禁带宽度直接影响半导体器件的性能：

   • 光电器件：发光二极管（LED）和激光器的波长由 (E_g) 决定（(lambda = frac{hc}{E_g})）。
   • 功率器件：宽禁带半导体（如氮化镓 GaN，(E_g = 3.4 , text{eV})）耐高压、耐高温，适用于高效电源转换。

     来源：Sze, S. M. Physics of Semiconductor Devices (Section 1.4)

4. 理论计算

   禁带宽度可通过量子力学模型（如赝势法、k·p 微扰法）计算。例如，硅的 (E_g) 满足：

   $$ Eg = E{text{导带}}^{min} - E{text{价带}}^{max} $$ 其中 (E{text{导带}}^{min}) 为导带底能量，(E_{text{价带}}^{max}) 为价带顶能量。

   来源：Cohen, M. L. & Chelikowsky, J. R. Electronic Structure and Optical Properties of Semiconductors**

网络扩展资料

“Forbidden band”（禁带）是固体物理学中的术语，指晶体材料中电子无法存在的能量范围。以下是详细解释：

1.基本定义

禁带是能带理论中的核心概念，表示价带（Valence band）和导带（Conduction band）之间的能量间隙。在此能量区间内，电子无法稳定存在，因此被称为“禁带”。

2.物理意义

• 材料分类依据：禁带宽度（即能量差）决定了材料的导电性质：
  • 绝缘体：禁带宽度较大（通常＞5 eV），电子难以跃迁到导带。
  • 半导体：禁带宽度较小（如硅约1.1 eV），可通过温度或光照激发电子跃迁。
  • 导体：价带与导带重叠，无禁带。
• 量子效应：提到，量子干涉会影响禁带对电子跃迁的抑制程度，尤其当禁带宽度增大或能级失谐时，抑制作用更显著。

3.应用领域

• 电子器件：半导体材料的禁带特性是晶体管、二极管等器件设计的基础。
• 光学与通信：在光子晶体和滤波器中，禁带对应光波无法传播的频率范围。

4.其他相关术语

• Forbidden band的同义词包括“禁带宽度”（Band gap）或“能隙”。
• 在电学中，也可能指非法频率范围或禁用通道（如中的“forbidden channel”）。

如需更深入的物理公式或具体材料数据，建议参考固体物理学教材或权威数据库。

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