什么样的能带对导电有贡献 “影响导电的能带特征”

1、基本概念

在物理学中，能带是电子在一个晶体结构中的允许能量范围。在导体中，存在一个被称为导带的能带，其中的电子能够自由流动。另一个被称为价带的能带，则包含与原子中束缚电子相对应的能量水平。

对于金属，导带和价带是相互重叠的，使得电子可以在两者之间自由运动，从而导致电导率高。而对于绝缘体，导带和价带之间的能隙很大，使得电子无法从一个带到另一个带，因此不能导电。

2、电子结构对导电的影响

导体的导电性取决于在导带中的电子数目。考虑到金属中原子之间的空隙非常小，因此对于电子必须满足一些条件方能从一个原子跳到另一个原子，如金属中的自由电子就必须具有能够克服相邻原子间作用力的足够能量。电子在原子之间跳跃的能量取决于电子的波长，而电子的波长又与能量相关。因此，金属中的导带必须具有足够的能量范围才能够容纳跃迁电子，从而使导带内的电子能够自由移动。

3、布里渊区与导带

晶体的电子结构可以通过布里渊区图像来描述。布里渊区是晶体中离散的矢量之和所定义的区域，在该区域内的电子在晶体中具有不同的波动性质。对于导体，电子波矢与原子结构的晶格矢量之差可以拥有任何值，因此导带是由布里渊区中所有可能的波矢组成的。电子在导带中的密度决定了导电性质的好坏。

4、杂质和缺陷

在实际应用中，晶体中往往会包含杂质和缺陷。这些杂质和缺陷会影响导电性能。例如，当杂质原子被引入到晶体中时，其能够提供新的能量级别，形成不同于纯晶体中的能带结构。因此，杂质元素的掺入可以通过增加或减少可用的导带电荷而改变导电性能。而缺陷则会对导带中的电子提供复杂的散射场，从而对电子的运动产生影响。