材料的電性質

導帶

導帶(conduction band)是價帶正上方的允許電子能量範圍,是坐在填滿層板之上的那層空層板。在半導體或絕緣體中,它在低溫時通常是空的(或近乎空的)。它的名字說明了它的工作:抵達這條帶的電子可在晶體中自由漫遊、載送電流,因為這條帶附近有大量空能態可供它加速進入。

把價帶想成擠滿人的一樓,把導帶想成寬敞、幾乎空著的樓上。樓下沒人能動,因為每個位置都被占了;樓上少數的電子則有空間往任何方向遊走。所以導帶電子就是半導體中可移動的負載子。在金屬裡實際上沒有能隙,導帶與價帶重疊,這正是金屬永遠有電子在一條空帶中漫遊、導電如此自由的原因。

電子怎麼上到導帶?對材料而言有三條路重要。熱可以把它們踢過能隙(這就是半導體越暖越導電的原因)。能量夠高的光可以把它們撞上去(太陽能電池與光感測器的基礎)。而在 N 型摻雜時,我們加入施體原子,幾乎直接把電子交到導帶裡。上到那裡的電子數目,加上它們的遷移率,就決定了半導體的導電率。

太陽能電池正是靠這種「提升」運作:一顆能量高於矽 1.1 eV 能隙的陽光光子,把一個價電子撞上導帶,產生一個自由電子與一個電洞。電池內建的電場在它們落回之前把兩者掃開,這分離出的電荷就是你收成的電流。

抵達導帶的電子能漫遊並導電;熱、光或摻雜把它們送上去。

電子占據的是導帶的底緣、而非整條帶,它們會落到最低的可用導帶能態;正如電洞聚集在價帶的頂緣。

又称
CB傳導帶