
【化】 conduction band
導帶(Conduction Band)是固體物理學與電子工程領域的關鍵術語,指半導體或絕緣體中電子獲得足夠能量後能夠自由移動并參與導電的能帶。以下是其核心内涵的漢英對照解析:
基本定義
在半導體材料中,導帶(conduction band)指未被電子填滿的能級範圍,位于價帶(valence band)上方。當電子從價帶躍遷至導帶時,材料表現出導電性。該概念由量子力學能帶理論提出,用于解釋固體導電行為的差異(參考來源:牛津物理詞典)。
物理機制
導帶與價帶之間的能量間隙稱為禁帶(band gap)。導帶中的電子可通過熱激發(如矽材料)或光子激發(如光電半導體)獲得動能,形成電流。此特性是晶體管、太陽能電池等電子器件的工作基礎(參考來源:朗文當代英語詞典)。
應用場景
在電子器件設計中,導帶位置影響材料的載流子遷移率。例如,N型半導體通過施主雜質使導帶電子濃度增加,而P型半導體依賴價帶空穴導電。導帶邊緣(Ec)的量化計算是半導體能帶工程的核心參數(參考來源:IEEE電子器件術語表)。
相關術語對比
導帶與價帶(Valence Band)構成半導體能帶結構的主體。金屬因導帶與價帶重疊而呈現高導電性,絕緣體則因禁帶寬度過大(如金剛石>5eV)阻礙電子躍遷(參考來源:美國物理學會期刊)。
導帶是固體物理學中描述電子能量狀态的重要概念,其核心定義和特性可總結如下:
導帶是固體材料中允許電子自由移動的能量範圍,由準連續的能級組成。它是半導體和絕緣體中能量最高的未被電子完全占據的能帶,電子進入導帶後即可參與導電。
金屬
導帶與價帶直接重疊,電子無需躍遷即可自由移動,因此金屬在常溫下具有高導電性。
半導體與絕緣體
導帶源于原子間軌道雜化形成的能帶結構。當原子間距減小時,原子軌道交疊形成能帶,其中未被電子填滿的能帶即為導帶。在半導體中,導帶與價帶之間通過禁帶(能隙)分隔,禁帶寬度決定材料的導電性。
導帶中的電子處于高能态,可在晶格中自由移動。導帶電子的濃度直接影響材料電導率,例如:
注:相關概念中,禁帶(Forbidden Band)是指導帶與價帶之間的能量間隙,而費米能級通常位于導帶底附近(金屬)或禁帶中(半導體)。
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