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能帶理論（Energy band theory）中，我們用電子所處的能級，也就是電子所具有的能量來描述它。一般，固體材料的能帶結構分為：

• 導帶（conduction band）；

  導帶電子能量最高，最遠離原子核。在導帶的電子可以自由運動，傳導電流。

• 禁帶（forbidden band）；

  禁帶不允許電子存在。

• 價帶（valence band）；

  價帶靠近原子核，電子能量較低。在絕緣體中，價帶中所有允許電子存在的狀態都被電子填充，成為滿帶。當價帶被電子完全填充時，電子無法相對運動，也就不能導電。

不妨做這樣一個比喻。一個個的電子是一個個的小人，價帶和導帶裏允許電子存在的狀態是電影院裏一個個的座位。禁帶是座位和座位之間的空地，因為沒有座椅，所以人（電子）不會坐在那裏。價帶能量低，就好比電影院裏靠近熒幕的好座位，人（電子）會首先選擇靠前的座位，也就是先把價帶填充滿。因為價帶裏的座位坐滿了人，成為滿帶，所以人（電子）不方便移動，不導電。導帶是後方就空的座位，沒有什麽人，人可以很輕松的從一個位置移動到另一個位置。

如圖，從上到下能量依次減小（Ev 價帶，Ec 導帶，Ef 費米能級）

一般常見的金屬材料，因為其傳導帶與價帶之間的“能隙”非常小甚至重疊在一起，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至傳導帶而導電;

而絕緣材料則因為能隙很大（通常大於 9 電子伏特），電子很難跳躍至傳導帶，所以無法導電;

一般半導體材料的能隙約為 1 至 3 電子伏特，介於導體和絕緣體之間。因此只要給予適當條件的能量激發，或是改變其能隙之間距，使價帶的電子躍遷到導帶，此材料就能導電。

回到那個電影院的比喻。電子的躍遷就好比是，在外界能量激發下（比如想和女朋友去後排親熱，對半導體來說，可以是外界溫度、光照等等），放棄了前排的好座位，從價帶穿過禁帶到了導帶，坐在了後排空曠的位置上。在後排，他可以自由的移動，也就是材料可以導電了。

另外註意一下 Ef 費米能級。費米能級指的是絕對零度下電子所能占據的最高能級，通過摻雜，我們可以改變費米能級的位置。

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能帶結構與能帶理論