能带理论

能带理论类似于分子轨道理论，为固体中的电子行为提供了一个模型。回想一下，当两个或两个以上的原子聚在一起 形成一个分子时，它们的原子轨道 会重叠形成 有离散能级的分子轨道。随着分子中原子数量的增加，分子轨道的数量也随之增加。固体通常有极大数量的原子，因此整个固体将会有 极大数量的紧密 间隔的分子轨道来表示。结果，各组分子轨道之间 的间隔非常紧密，以至于 可以将它们视为电子可以占据的 连续能量范围或能带。像分子轨道一样，这些能带 被能隙分开。如果能隙太宽，电子就不能穿过它们。在像铜这样的导体中，价电子 位于一个同样有许多空轨道的能带中。价电子可以很容易地在各轨道之间移动，从而使电子可在固体中自由流动。这些流动电子 使固体具有良好的导电性。半导体和绝缘体的模型 考虑了两个能带：价带 即包含基态电子的最高能带）和导带 即价带正上方的能带）价带几乎没有或没有空轨道，如果价电子无法到达导带的空轨道，则它们在固体中移动的能力 就会受到限制。在玻璃等绝缘体中可看到上述这类行为，这些绝缘体在价带和导带之间 有较大的能隙或带隙。因此，绝缘体的导电性较差。如果带隙较小，价电子可 以被激发到导带，并可在那里的空轨道之间自由移动。激发电子留下的空轨道 也使电子更容易 在价带内移动。在硅等半导体中可看到上述这类行为，这些半导体的导电性比金属低，但比绝缘体的导电性强。