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❒ 固體材料的能帶(Energy band)
所有的固體材料都有價電帶與導電帶，價電帶的電子靠近原子核，導電帶的電子遠離原子核，科學家將上方的虛線區域放大，如＜圖一＞所示：

圖一　固體材料的價電帶與導電帶。

➤價電帶(電子無法到處移動)：在沒有外加能量時，原子核外所有的電子都在「價電帶」繞著原子核運行，價電帶的電子(帶負電)靠近原子核，受到原子核(帶正電)的吸引無法自由移動。
➤導電帶(電子可以到處移動)：當我們對固體施加電壓時，相當於對固體外加能量，則電子會由價電帶跳躍到「導電帶」，導電帶的電子(帶負電)遠離原子核，因此不受到原子核(帶正電)的吸引可以自由移動，這就是固體材料會導電的原因，因此科學家把它稱為「導電帶」。知識力www.ansforce.com。
➤能隙(Energy gap)：價電帶與導電帶之間沒有電子存在的區域稱為「能隙(Energy gap)」，而「能隙的大小」就是價電帶與導電帶之間的能量差(位能差)。

❒ 固體材料的能帶差異
科學家發現非導體(絕緣體)不容易導電，半導體的導電性中等，良導體的導電性很好，主要就是由於三者能隙的差異，如＜圖二＞所示：

圖二　非導體、半導體、良導體的價電帶與導電帶。

➤非導體(絕緣體)的能隙很大：非導體(絕緣體)的能帶如＜圖二(a)＞所示，由於能隙很大，當我們對絕緣體施加電壓時，電子吸收了外加能量以後很難由價電帶跳躍到導電帶，因此電子都留在價電帶內無法自由移動，所以不會導電而稱為「非導體(絕緣體)」。知識力www.ansforce.com。
值得注意的是，當電壓很大時，還是有可能使價電帶的電子跳躍到導電帶，因此絕緣體並不是一定不會導電，只要電壓夠大，絕緣體還是能夠導電的，這就是為什麼風箏線都是用塑膠做的，但是仍然不能在鐵路的高壓電線旁邊放風箏，因為高壓電提供的電壓很大，仍然會使塑膠做的風箏線導電。
➤半導體的能隙中等：半導體的能帶如＜圖二(b)＞示，由於能隙中等，當我們對半導體施加電壓時，電子吸收了外加能量以後可以由價電帶跳躍到導電帶內自由移動，所以可以導電而稱為「半導體」。
➤良導體的能隙為零：良導體的能帶如＜圖二(c)＞示，由於能隙為零，當我們對絕緣體施加電壓時，電子吸收了外加能量以後立刻由價電帶跳躍到導電帶內自由移動，所以容易導電而稱為「良導體」。

❒ 寬能隙(Wide Bandgap)半導體材料

寬能隙半導體是指能隙寬度比第一代半導體矽(Si)、鍺(Ge)、矽鍺(SiGe)的能隙更大(更寬)的半導體材料，例如：碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、鑽石(C)等，具有高導熱效率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率等優點，可以滿足現代電子產品對高溫度、高功率、高電壓、高頻率、抗輻射等條件的要求。使用寬能隙半導體製作功率元件，可以降低導通與開關時的能量耗損，使得元件工作時的功率耗損下降一半，因為能量耗損下降與散熱特性優良，可以使整個電源系統的體積、重量、價格大幅下降，不過目前由於相關的製程技術還不成熟，所以成本較高，因此還需要一些時間發展才能大量取代現有的功率元件。

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