在晶體中，電子處于所謂能帶狀態(tài)，而能帶與能帶之間隔離著禁帶。半導(dǎo)體最重要的能帶就是價帶和導(dǎo)帶，導(dǎo)帶底與價帶頂之間的能量差即稱為禁帶寬度。

禁帶寬度是半導(dǎo)體的一個重要特征參量，其大小主要決定于半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，即與晶體結(jié)構(gòu)和原子的結(jié)合性質(zhì)等有關(guān)。對于不同的半導(dǎo)體其值肯定是不同的。

半導(dǎo)體價帶中的大量電子都是價鍵上的電子，不能夠?qū)щ?，即不?/span>載流子。只有當(dāng)價電子躍遷到導(dǎo)帶而產(chǎn)生出自由電子和自由空穴后，才能夠?qū)щ姟Ｒ虼?，禁帶寬度的大小實際上是反映了價電子被束縛強弱程度的一個物理量，也就是產(chǎn)生本征激發(fā)所需要的最小能量。

通常定義導(dǎo)帶的最低能量為E_C，即導(dǎo)帶底部的能量；定義價帶中的最高能量為E_V，即價帶頂部的能量，則禁帶寬度Eg為將電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需要的最小能量，即Eg=E_C-E_V

  電離能指的是將一個電子從原子中完全的分離出來，并將其移動至真空能級。嚴(yán)格上來講，電離能與將電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶所需要的能量并不相同。電子從價帶到導(dǎo)帶的轉(zhuǎn)移是激發(fā)，不是電離。在功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中采用“電離”一詞，原因是導(dǎo)帶中電子表現(xiàn)得像自由電子一樣。但實際上，導(dǎo)帶電子依舊被晶格強烈影響的事實導(dǎo)致它們被區(qū)別于自由電子。下表對兩者進行了數(shù)值對比，兩者存在明顯的區(qū)別。

一些材料的禁帶寬度和嚴(yán)格意義的電離能

  可以從晶體的禁帶寬度對導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體重新進行認識。金屬導(dǎo)體在絕對零度時，其全部價電子只能填滿其對應(yīng)能帶的下半部，上半部則完全空著，因而其完全空著的能帶（導(dǎo)帶）和完全被電子占滿的能帶（價帶）之間沒有能量間隙，即沒有禁帶，或者說禁帶寬度為零。跟半導(dǎo)體中能量最高的一個滿帶是價帶不同，金屬導(dǎo)體的所有滿帶都由內(nèi)層電子占據(jù)著。一般認為，絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)及其在絕對零度時被電子填充的情況與半導(dǎo)體有些相似，即絕對零度下所有能帶要么全滿，要么全空。所不同的是，絕緣體全空能帶跟離它最近的一個全滿能帶之間的能隙較寬，即禁帶寬度非常寬。三者的能帶示意圖如下：

過去單純從禁帶寬度區(qū)分半導(dǎo)體和絕緣體，以至把現(xiàn)在普遍認可并非?？粗氐囊恍捊麕О雽?dǎo)體，例如金剛石和氮化鋁等都歸類于絕緣體。金剛石和氮化鋁確實禁帶很寬，都在5eV以上，其價帶電子在室溫乃至相當(dāng)高溫度下都難以向?qū)Ъぐl(fā)，因而它們在純凈狀態(tài)下跟絕緣體一樣，其導(dǎo)帶在較高溫度下也幾乎沒有電子。但是，跟硅這些典型半導(dǎo)體一樣，適當(dāng)?shù)膿诫s，也會在一定的溫度下產(chǎn)生導(dǎo)帶中的電子，因而它們其實也是半導(dǎo)體。

根據(jù)半導(dǎo)體材料禁帶寬度的不同，可分為寬禁帶半導(dǎo)體材料和窄禁帶半導(dǎo)體材料。如果禁帶寬度小于2.0eV，則稱為窄禁帶半導(dǎo)體材料，如鍺、硅等；如果禁帶寬度在2.0~6.0eV之間，則稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料，如SiC和GaN等。

目前，SiC是應(yīng)用于大功率功率變換器的熱門的寬禁帶材料。SiC具有低功率損耗、高開關(guān)速度、高耐溫性能和高熱導(dǎo)率等特點，因此，SiC材料除了能夠降低系統(tǒng)的損耗、提升開關(guān)頻率和降低系統(tǒng)體積外，還能夠適應(yīng)更加惡劣的應(yīng)用環(huán)境，從而拓寬功率變換器的應(yīng)用領(lǐng)域。

文章來源：三菱電機半導(dǎo)體