forbidden band是什麼意思，forbidden band的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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在固體物理學中，禁帶（Forbidden Band） 是指導帶（Conduction Band）和價帶（Valence Band）之間的能量範圍。在這個能量區間内，電子無法穩定存在或自由移動，因此被稱為“禁帶”。其寬度（即禁帶寬度，常用 (E_g) 表示）是決定材料導電性質的關鍵參數：

1. 定義與物理意義

   禁帶是能帶理論的核心概念。在晶體中，電子能量形成允許存在的能帶（允帶）和禁止存在的能隙（禁帶）。價帶頂與導帶底之間的能量差即為禁帶寬度 (E_g)。電子需克服該能量才能從價帶躍遷至導帶，成為自由載流子。

   來源：黃昆《固體物理學》

2. 與材料導電性的關系

   • 絕緣體：禁帶寬度大（(E_g > 5 , text{eV})，如金剛石 (E_g = 5.5 , text{eV})），電子難以躍遷，導電性極差。
   • 半導體：禁帶寬度適中（(E_g approx 0.1–3.0 , text{eV})，如矽 (E_g = 1.1 , text{eV})），熱激發或光照可使少量電子躍遷，具有可控導電性。
   • 導體：價帶與導帶重疊（(E_g = 0)），電子可自由移動。

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

3. 技術應用

   禁帶寬度直接影響半導體器件的性能：

   • 光電器件：發光二極管（LED）和激光器的波長由 (E_g) 決定（(lambda = frac{hc}{E_g})）。
   • 功率器件：寬禁帶半導體（如氮化镓 GaN，(E_g = 3.4 , text{eV})）耐高壓、耐高溫，適用于高效電源轉換。

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

4. 理論計算

   禁帶寬度可通過量子力學模型（如赝勢法、k·p 微擾法）計算。例如，矽的 (E_g) 滿足：

   $$ Eg = E{text{導帶}}^{min} - E{text{價帶}}^{max} $$ 其中 (E{text{導帶}}^{min}) 為導帶底能量，(E_{text{價帶}}^{max}) 為價帶頂能量。

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

網絡擴展資料

“Forbidden band”（禁帶）是固體物理學中的術語，指晶體材料中電子無法存在的能量範圍。以下是詳細解釋：

1.基本定義

禁帶是能帶理論中的核心概念，表示價帶（Valence band）和導帶（Conduction band）之間的能量間隙。在此能量區間内，電子無法穩定存在，因此被稱為“禁帶”。

2.物理意義

• 材料分類依據：禁帶寬度（即能量差）決定了材料的導電性質：
  • 絕緣體：禁帶寬度較大（通常＞5 eV），電子難以躍遷到導帶。
  • 半導體：禁帶寬度較小（如矽約1.1 eV），可通過溫度或光照激發電子躍遷。
  • 導體：價帶與導帶重疊，無禁帶。
• 量子效應：提到，量子幹涉會影響禁帶對電子躍遷的抑制程度，尤其當禁帶寬度增大或能級失諧時，抑制作用更顯著。

3.應用領域

• 電子器件：半導體材料的禁帶特性是晶體管、二極管等器件設計的基礎。
• 光學與通信：在光子晶體和濾波器中，禁帶對應光波無法傳播的頻率範圍。

4.其他相關術語

• Forbidden band的同義詞包括“禁帶寬度”（Band gap）或“能隙”。
• 在電學中，也可能指非法頻率範圍或禁用通道（如中的“forbidden channel”）。

如需更深入的物理公式或具體材料數據，建議參考固體物理學教材或權威數據庫。

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