能带

在一个孤立的原子里，电子只能停在某些固定的能量台阶上，像梯子上的横档一样——绝不会停在两档之间。现在设想把上万亿个一模一样的原子靠拢，组成一块晶体。每一根原来孤零零的横档都会裂开，变成一大片彼此略有差异的横档，每个原子贡献一根，挤得密密麻麻，看上去就糊成了一道连续的斜坡。这道由密密麻麻的能量台阶糊成的斜坡，就是能带。

更确切地说，能带是晶体中的电子被允许拥有的一段连续能量范围。它之所以出现，是因为相邻原子的外层电子彼此交叠、共享，于是一个原子能级就分裂成一条能带，里面挤着的能级有多少，就取决于原子有多少。一条能带和下一条之间，可能隔着一段完全没有任何允许能量的禁区。每条能带只能容纳有限数目的电子，所以晶体会自下而上把这些能带填满。

能带之所以重要，是因为一种材料究竟是金属、半导体还是绝缘体，几乎完全取决于它的能带怎样排布、又填到了多满。一个常见的误解是把能带想象成单独的一个能量值；它其实是数目惊人的一大群各不相同的允许能量挤在一段范围里，只因这些能级彼此近得离谱，看上去才像是连续的。