能帶

在一個孤立的原子裡，電子只能停在某些固定的能量台階上，像梯子上的橫檔一樣——絕不會停在兩檔之間。現在設想把上萬億個一模一樣的原子靠攏，組成一塊晶體。每一根原來孤零零的橫檔都會裂開，變成一大片彼此略有差異的橫檔，每個原子貢獻一根，擠得密密麻麻，看上去就糊成了一道連續的斜坡。這道由密密麻麻的能量台階糊成的斜坡，就是能帶。

更確切地說，能帶是晶體中的電子被允許擁有的一段連續能量範圍。它之所以出現，是因為相鄰原子的外層電子彼此交疊、共享，於是一個原子能級就分裂成一條能帶，裡面擠著的能級有多少，就取決於原子有多少。一條能帶和下一條之間，可能隔著一段完全沒有任何允許能量的禁區。每條能帶只能容納有限數目的電子，所以晶體會自下而上把這些能帶填滿。

能帶之所以重要，是因為一種材料究竟是金屬、半導體還是絕緣體，幾乎完全取決於它的能帶怎樣排布、又填到了多滿。一個常見的誤解是把能帶想像成單獨的一個能量值；它其實是數目驚人的一大群各不相同的允許能量擠在一段範圍裡，只因這些能級彼此近得離譜，看上去才像是連續的。