
【化】 band gap
belt; bring; strap; strip; take; wear
【计】 tape
【化】 band
【医】 balteum; band; belt; chord; chorda; chordae; chordo-; cingule; cingulum
cord; desmo-; girdle; ribbon; strap; strip; taenia; taenia-; taeniae
tape; teni-; tenia; zona; zone
【经】 belt
crack; crevice; gap; interval; opportunity; rift
【化】 opening
【医】 gap; space; spatia; spatium; split
在电子工程与固体物理学领域,"带隙"(英文:band gap)是描述材料能带结构中禁带宽度的核心概念,指价带(valence band)顶端与导带(conduction band)底部之间的最小能量差。其物理意义和典型应用包含以下三方面:
能带理论基础
带隙的存在决定了材料的导电特性:半导体材料的带隙值通常为0.1-4 eV(例如硅的带隙为1.12 eV,绝缘体带隙大于5 eV,而金属的导带与价带重叠(带隙为零)。该理论由量子力学能带模型发展而来,被广泛应用于材料设计与器件开发。
光电特性调控
带隙能量$E_g$的计算公式为:
$$
E_g = E_C - E_V
$$
其中$E_C$为导带底能量,$E_V$为价带顶能量。通过掺杂或异质结构设计改变带隙,可调控器件的光吸收波长范围,例如光伏电池通过III-V族化合物带隙匹配实现太阳光谱高效利用。
温度依赖性
实验表明带隙随温度升高呈非线性减小,经验公式$E_g(T) = E_g(0) - alpha T/(T+beta)$($alpha$、$beta$为材料常数)被用于精确建模半导体器件的温度特性。这一现象在功率电子器件的热稳定性分析中具有重要工程价值。
参考资料
“带隙”是一个物理学术语,主要应用于半导体和材料科学领域。以下是详细解释:
带隙(Band Gap)又称能隙,指半导体或绝缘体中导带的最低点与价带最高点之间的能量差。其数值决定了材料的导电特性:带隙越大,电子从价带跃迁到导带所需的能量越高,材料导电性越弱。
导电性影响:带隙宽度直接影响材料的本征载流子浓度。例如:
应用领域:带隙是设计半导体器件(如晶体管、太阳能电池)的核心参数。例如带隙基准电压源(Bandgap Voltage Reference)利用半导体材料的带隙特性,产生与温度无关的稳定电压。
“隙”在汉语中本义指裂缝或空隙(如“缝隙”),引申为机会或隔阂(如“乘隙而入”“嫌隙”)。在“带隙”一词中,“隙”特指能量带之间的间隔。
英文对应术语为Band Gap 或Energy Gap,常见于固体物理学文献。
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