
【化】 band gap
belt; bring; strap; strip; take; wear
【計】 tape
【化】 band
【醫】 balteum; band; belt; chord; chorda; chordae; chordo-; cingule; cingulum
cord; desmo-; girdle; ribbon; strap; strip; taenia; taenia-; taeniae
tape; teni-; tenia; zona; zone
【經】 belt
crack; crevice; gap; interval; opportunity; rift
【化】 opening
【醫】 gap; space; spatia; spatium; split
在電子工程與固體物理學領域,"帶隙"(英文:band gap)是描述材料能帶結構中禁帶寬度的核心概念,指價帶(valence band)頂端與導帶(conduction band)底部之間的最小能量差。其物理意義和典型應用包含以下三方面:
能帶理論基礎
帶隙的存在決定了材料的導電特性:半導體材料的帶隙值通常為0.1-4 eV(例如矽的帶隙為1.12 eV,絕緣體帶隙大于5 eV,而金屬的導帶與價帶重疊(帶隙為零)。該理論由量子力學能帶模型發展而來,被廣泛應用于材料設計與器件開發。
光電特性調控
帶隙能量$E_g$的計算公式為:
$$
E_g = E_C - E_V
$$
其中$E_C$為導帶底能量,$E_V$為價帶頂能量。通過摻雜或異質結構設計改變帶隙,可調控器件的光吸收波長範圍,例如光伏電池通過III-V族化合物帶隙匹配實現太陽光譜高效利用。
溫度依賴性
實驗表明帶隙隨溫度升高呈非線性減小,經驗公式$E_g(T) = E_g(0) - alpha T/(T+beta)$($alpha$、$beta$為材料常數)被用于精确建模半導體器件的溫度特性。這一現象在功率電子器件的熱穩定性分析中具有重要工程價值。
參考資料
“帶隙”是一個物理學術語,主要應用于半導體和材料科學領域。以下是詳細解釋:
帶隙(Band Gap)又稱能隙,指半導體或絕緣體中導帶的最低點與價帶最高點之間的能量差。其數值決定了材料的導電特性:帶隙越大,電子從價帶躍遷到導帶所需的能量越高,材料導電性越弱。
導電性影響:帶隙寬度直接影響材料的本征載流子濃度。例如:
應用領域:帶隙是設計半導體器件(如晶體管、太陽能電池)的核心參數。例如帶隙基準電壓源(Bandgap Voltage Reference)利用半導體材料的帶隙特性,産生與溫度無關的穩定電壓。
“隙”在漢語中本義指裂縫或空隙(如“縫隙”),引申為機會或隔閡(如“乘隙而入”“嫌隙”)。在“帶隙”一詞中,“隙”特指能量帶之間的間隔。
英文對應術語為Band Gap 或Energy Gap,常見于固體物理學文獻。
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