價帶和導帶的區別
在原子結構中,價帶和導帶是用來表示亞原子粒子(通常是電子)能級的術語。在分析原子結構時,我們發現價帶和導帶之間存在一定的能量差,這取決於材料的型別。
例如,在金屬中,它們彼此相連;在半導體中,它們之間存在適量的能量差;而在絕緣體中,這種能量差非常大。
價帶和導帶之間的能隙稱為禁帶。用於圖形化表示導帶、價帶和禁帶的圖稱為能帶圖。
在本文中,我們將討論價帶和導帶的主要區別。讓我們先從一些基礎知識開始,以便更容易理解這些區別。
什麼是價帶?
價帶是包含原子價電子的能帶或能級。其中,價電子是原子最外層殼層的電子。價帶縮寫為VB。
在能帶圖中,價帶通常位於比導帶更低的能級(即圖的底部)。價帶充滿了能量較低的價電子。我們可以透過施加外部電勢來向價帶的電子提供能量。獲得能量後,價電子躍遷到導帶並變成導電電子。通常,電子總是存在於價帶中,因此價帶要麼完全充滿,要麼部分充滿電子。
什麼是導帶?
導帶是包含自由電子的能帶或能級。其中,自由電子是指那些可以在原子結構中自由移動並負責導電和導熱的價電子。
導帶之所以這樣命名,是因為它完全負責材料的導電性。基本上,導帶包含那些在價帶中被外部電勢激發到較高能級的價電子。
導帶位於能帶圖中較高的能級(或禁帶之上)。導帶縮寫為CB。導帶中的電子被稱為自由電子或導電電子,因為它們可以自由移動以導電。由於導帶電子需要具有大於費米能的能量,因此導帶可能為空或部分充滿。
價帶和導帶的區別
價帶和導帶都是電子的能級。但是,它們之間存在一些差異,在下表中突出顯示:
區別依據 | 價帶 | 導帶 |
---|---|---|
定義 | 包含原子價電子的能帶稱為價帶。 | 包含原子導電電子或自由電子的能帶稱為導帶。 |
縮寫 | 價帶縮寫為VB。 | 導帶縮寫為CB。 |
在能帶圖中的位置 | 價帶位於能帶圖中費米能級(禁帶)以下。 | 導帶位於能帶圖中費米能級以上。 |
電子被稱為 | 價帶中的電子被稱為價電子。 | 導帶中的電子被稱為導電電子或自由電子。 |
電子的能量 | 價帶電子的能量小於自由電子的能量和費米能。 | 導帶電子的能量大於費米能和價電子的能量。 |
外部能量的影響 | 當向價帶電子提供外部能量時,電子會離開價帶。 | 當向電子提供外部能量時,電子會到達導帶。 |
核力 | 強核力作用於價帶,即價帶電子與原子核緊密結合。 | 弱核力作用於導帶,這意味著導帶電子與原子核的結合較弱。 |
能級 | 價帶是電子的較低能級。 | 導帶是電子的較高能級。 |
能帶填充 | 價帶要麼完全充滿,要麼部分充滿電子。 | 導帶要麼為空,要麼部分充滿電子。 |
電子密度 | 價帶的電子密度高,因為它每單位體積的電子更多。 | 導帶的電子密度低。 |
結論
你應該注意到的最顯著的區別是,價帶是電子的低能態,而導帶是電子的高能態。
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