半导体中的Ec-Ev-Ef之间有什么关系

半导体中的Ec-Ev-Ef之间有什么关系

Ec, Ev, Ef这套系统是用来描述材料内电子系统的能量状态的。

Ec是导带，是这个电子系统中比较高的一种能量状态，大于等于这个能量状态的电子脱离了材料中单个原子的束缚，是可以在电场的作用下在材料中移动的。所以叫导带。

Ev是价带，是这个能量系统中比较低的能量状态，小于或等于这个能量状态的电子是被某个原子束缚住的，是形成了价键的。所以叫价带。

Ef是费米能级，是这个电子系统的化学势，体现了电子系统活跃性，某种程度上可以说能体现系统的总能量。（自由电子的能量越高和自由电子总数目越大化学势越大）。

除了这三个基本概念以外，你还得了解下面几个事实才能了解这三个量之间的关系。

1.半导体中，电子稳定的能量状态只能大于等于Ec或者小于等于Ev，在Ec和Ev之间的能量状态是不稳定的。

2.半导体中，大于等Ec的电子基本上在Ec附近，小于等于Ev的电子基本上在Ev附近。

3.半导体中导电机制有两种。一种是上面提到过的能量在导带以上的电子，在电场作用下在材料中移动，移动速度快;一种是能量在价带以下的电子，虽然和原子成键了，但是这些电子是可以在电场作用下，在相邻原子的价键之间移动的。大部分原子都是有电子成价键的，少数的原子中的电子跑掉了，形成了空位，在电场的作用下，附近原子的电子跑来填充这个空位，这个空位就移动了。所以第二种导电机制就是价带以下的电子空位在电场作用下移动导电，移动速度较慢。这些空位也叫空穴。

现在就可以说说Ec, Ev, Ef之间的关系了。

没有掺杂的半导体（本征半导体），Ef大约在正中心的位置（实际上会略微偏上或者偏下，受材料种类、温度影响）。