固體中電子的狀態以其能量E和動量P來表示，而反映其能量隨動量變化規律的E(k)函式即所謂能帶，（k為波矢量），不過，能帶也常常指的是在某些能量范圍內密集的能級，能帶理論是固體物理學最重要的內容之一，這里僅摘其要略加概括，因為它也是認識半導體物理性質的基礎，

一、導體、半導體、絕緣體的能帶

固體按其導電性分為導體、半導體、絕緣體的機理，可以根據電子填充能帶的情況來說明，

固體能夠導電,是固體中的電子在外電場作用下做定向運動的結果，由于電場力對電子的加速作用,使電子的運動速度和能量都發生了變化，換言之,即電子與外電場間發生能量交換，從能帶論來看,電子的能量變化,就是電子從一個能級躍遷到另一個能級上去，對于滿帶,其中的能級已為電子所占滿,在外電場作用下,滿帶中的電子并不形成電流,對導電沒有貢獻,通常原子中的內層電子都是占據滿帶中的能級,因而內層電子對導電沒有貢獻，對于被電子部分占滿的能帶,在外電場作用下,電子可從外電場中吸收能量躍遷到未被電子占據的能級去,形成了電流,起導電作用,常稱這種能帶為導帶，

導體：

金屬中,由于組成金屬的原子中的價電子占據的能帶是部分占滿的,如圖1-12(c)所示，所以金屬是良好的導體，在金屬中，價帶和導帶之間沒有能隙（圖中斜杠表示價帶，價帶直接和導帶重疊），

絕緣體：

絕緣體和半導體的能帶類似，如圖1-12(a)、(b)所示，即下面是已被價電子占滿的滿帶
(其下面還有為內層電子占滿的若干滿帶未畫出)，也稱價帶，中間為禁帶，上面是空帶（沒有電子的軌道）（即圖中所示的導帶），因此，在外電場作用下并不導電，但是，這只是熱力學溫度為零時的情況，當外界條件發生變化，例如溫度升高或有光照時，滿帶中有少量電子可能被激發到上面的空帶中去，使能帶底部附近有了少量電子，因而在外電場作用下，這些電子將參與導電;同時，滿帶中由于少了一些電子，在滿帶頂部附近出現了一些空的量子狀態，滿帶變成了部分占滿的能帶，在外電場的作用下，仍留在滿帶中的電子也能夠起導電作用，滿帶電子的這種導電作用等效于把這些空的量子狀態看作帶正電荷的準粒子的導電作用，常稱這些空的量子狀態為空穴，所以在半導體中，導帶的電子和價帶的空穴均參與導電，這是與金屬導體的最大差別，絕緣體的禁帶寬度很大，激發電子需要很大能量，在通常溫度下，能激發到導帶去的電子很少，所以導電性很差，

半導體：

半導體禁帶寬度比較小，數量級在1eV左右，在通常溫度下已有不少電于被激發到導帶中去，所以具有一定的導電能力，這是絕緣體和半導體的主要區別，

圖1-13是在一定溫度下半導體的能帶圖(本征激發情況)，圖中“·”表示價帶內的電子，它們在熱力學溫度T=0K時填滿價帶中所有能級，Ev稱為價帶頂，它是價帶電子的最高能量，在一定溫度下，共價鍵上的電子，依靠熱激發，有可能獲得能量脫離共價鍵，在晶體中自由運動，成為準自由電子，獲得能量而脫離共價鍵的電子,就是能帶圖中導帶上的電子;脫離共價鍵所需的最低能量就是禁帶寬度Eg; Ec稱為導帶底，它是導帶電子的最低能量，

二、辨清各種帶

根據電子填充的情況，能帶分為導帶（沒有電子時也稱為空帶，若電子躍遷到空帶上，形成了電流，起導電作用，因此叫做導帶）和價帶（電子占滿，也稱滿帶），導帶和價帶間的空隙稱為禁帶（電子無法填充），大小為能隙（即下圖中右側所示的 $E_{g}$ ），

三、摻雜

若Si（四價，最外層四個電子）摻雜硼B（三價，最外層三個電子）， B的摻雜在禁帶底部引入了一組全空能級，使價帶電子很容易躍遷到此能級，電子躍遷后在價帶留下的空穴（P+）就可以導電了，即P型半導體，

若Si摻雜磷P（五價，最外層五個電子），在禁帶頂引入一組全滿的能級，這個能級上的電子很容易躍遷到導帶上，成為導帶電子，

參考：劉恩科，朱秉升《半導體物理學》

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%83%BD%E5%B8%A6%E7%90%86%E8%AE%BA

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