電子等能面是指由空間中能量相同的各點構成的曲面。
基本介紹
- 中文名：電子等能面
- 領域：硬體
簡介,能帶理論,球面,各向異性,
簡介
晶體中電子的準經典運動主要取決於E-k關係，為了表示實際晶體的複雜的能帶結構，常常使用等能面來反映E-k關係，所謂等能面是指由k空間的能量相同的各點構成的曲面。
能帶理論
能帶理論（英語：Energy band theory）是用量子力學的方法研究固體內部電子運動的理論。是於20世紀初期，在量子力學確立以後發展起來的一種近似理論。它曾經定性地闡明了晶體中電子運動的普遍特點，並進而說明了導體與絕緣體、半導體的區別所在，解釋了晶體中電子的平均自由程問題。
自20世紀六十年代，電子計算機得到廣泛套用以後，使用電子計算機依據第一性原理做複雜能帶結構計算成為可能，能帶理論由定性發展為一門定量的精確科學。
固體材料的能帶結構由多條能帶組成，類似於原子中的電子能級。電子先占據低能量的能帶，逐步占據高能級的能帶。根據電子填充的情況，能帶分為傳導帶（簡稱導帶，少量電子填充）和價電帶（簡稱價帶，大量電子填充）。導帶和價帶間的空隙稱為禁帶（電子無法填充），大小為能隙。
能帶結構可以解釋固體中導體（沒有能隙）、半導體（能隙 < 3 eV)、絕緣體(能隙 > 3 eV) 三大類區別的由來。材料的導電性是由“傳導帶”中含有的電子數量決定。當電子從“價帶”獲得能量而跳躍至“傳導帶”時，在外電場的作用下，未填滿的導帶能帶中的電子產生淨電流，材料表現出導電性。
一般常見的金屬材料，因為其傳導帶與價帶之間的“能隙”非常小，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至傳導帶而導電，而絕緣材料則因為能隙很大（通常大於3電子伏特），電子很難跳躍至傳導帶，所以無法導電。一般半導體材料的能隙約為1至3電子伏特，介於導體和絕緣體之間。因此只要給予適當條件的能量激發，或是改變其能隙之間距，此材料就能導電。
