禁带是指在能带结构中能态密度为零的能量区间。常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。禁带宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。半导体的禁带宽度较小，当温度升高时，电子可以被激发传到导带，从而使材料具有导电性。绝缘体的禁带宽度很大，即使在较高的温度下，仍是电的不良导体。

对于绝缘体，分隔导带和满带的禁带宽度较大，激发电子需要较大的能量，因此激发电子的数目就十分少，以致所引起的导电作用在实际中可以忽略。对于半导体，分隔导带与满带的禁带宽度较小，激发电子的数目较多，就可以导电。

在能带结构中能态密度为零的能量区间。常用来表示价带和导带之间的能量范围。禁带宽度的大小决定了材料是半导体还是绝缘体。半导体的禁带宽度较小，温度升高，电子被激发传到导带，具有导电性。绝缘体的禁带宽度很大，即使在较高的温度下，仍是不良导体。

禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。

半导体价带中的大量电子都是价键上的电子（称为价电子），不能够导电，即不是载流子。只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。

Si的原子序数比Ge的小，Si的价电子束缚得较紧，所以Si的禁带宽度比Ge的要大一些。GaAs的价键还具有极性，对价电子的束缚更紧，所以GaAs的禁带宽度更大。GaN、SiC等宽禁带半导体的禁带宽度更要大得多，因为其价键的极性更强。Ge、Si、GaAs、GaN和金刚石的禁带宽度在室温下分别为0.66eV、1.12 eV、1.42 eV、3.44 eV和5.47 eV。

金刚石在一般情况下是绝缘体，因为碳（C）的原子序数很小，对价电子的束缚作用非常强，价电子在一般情况下都摆脱不了价键的束缚，则禁带宽度很大，在室温下不能产生出载流子，所以不导电。不过，在数百度的高温下也同样呈现出半导体的特性，因此可用来制作工作温度高达500℃以上的晶体管。

作为载流子的电子和空穴，分别处于导带和价带之中；一般，电子多分布在导带底附近（导带底相当于电子的势能），空穴多分布在价带顶附近（价带顶相当于空穴的势能）。高于导带底的能量就是电子的动能，低于价带顶的能量就是空穴的动能。（3）半导体禁带宽度与温度和掺杂浓度等有关：　半导体禁带宽度随温度能够发生变化，这是半导体器件及其电路的一个弱点（但在某些应用中这却是一个优点）。半导体的禁带宽度具有负的温度系数。例如，Si的禁带宽度外推0 K时是1.17eV，到室温时即下降到1.12eV。

如果由许多孤立原子结合而成为晶体的时候，一条原子能级就简单地对应于一个能带，那么当温度升高时，晶体体积膨胀，原子间距增大，能带宽度变窄，则禁带宽度将增大，于是禁带宽度的温度系数为正。

但是，对于常用的Si、Ge和GaAs等半导体，在由原子结合而成为晶体的时候，价键将要产生所谓杂化（s态与p态混合——sp3杂化），结果就使得一条原子能级并不是简单地对应于一个能带。所以，当温度升高时，晶体的原子间距增大，能带宽度虽然变窄，但禁带宽度却是减小的——负的温度系数。

当掺杂浓度很高时，由于杂质能带和能带尾的出现，而有可能导致禁带宽度变窄。

禁带宽度对于半导体器件性能的影响是不言而喻的，它直接决定着器件的耐压和最高工作温度；对于BJT，当发射区因为高掺杂而出现禁带宽度变窄时，将会导致电流增益大大降低。

晶体中的电子应该由低到高依次占据能带中的各个能级．如果一能带中所有能态都已被电子填满，这能带称为满带。一般原子内层能级在正常状态下都已被电子填满，当结合成晶态时，与此能级相应的能带如果不和其他能带重叠，一般都是满带．由于满带中所有可能的能态都已被电子占满，因此不论有无外电场作用，当满带中有任一电子由其他原来占有的能态向这一能带中的其他任一能态转移时，就必有电子沿相反方向的转移与之抵偿，其总效果与没有电子转移一样。所以说满带中的电子没有导电作用(当然如果把满带中的电子激发到能量更高的非满带中去，就会导电)。有的能带中只填入部分电子，还有一些空着的能态，能带中的电子在外电场作用下得到能量后，可进入本能带中未被电子填充的稍高的能态，并且它的转移不一定有反向的电子转移来把它抵消掉，从而形成了电流．这样未填满电子的能带称为导带。此外，与各原子激发的能级相应的能带，在未被激发的正常情况下，往往没有电子填入称为空带。如果有电子因某种因素受激进入空带，在外电场中，这电子也可得到加速，在该空带内稍高的空能态转移，从而表现为具有一定的导电性，因此空带也称为导带。

晶体中能带结构示意图如图1所示。

常见半导体材料禁带值：

半导体禁带

按照固体的能带理论，半导体的价带与导带之间有一个禁带。在禁带较窄的半导体中，有一些物理现象表现最为明显。由于禁带窄，导带与价带的相互影响就比较严重，寻常温度下热激发的电子浓度高，费米能级很容易进入导带，必须用费米-狄拉克统计来处理电子输运过程。

滤波器禁带

滤波器中常用的名词。被滤波器所阻挡，不能通过的频率范围称为禁带。

光子禁带

1987 年，E.Yablonovitch和 S.John分别提出了光子晶体的概念，即所谓的“光半导体”。它是一种由介质或金属周期排列构成的人工材料。由于其独特的性能和潜在的巨大应用前景，近十年来，光子晶体己成为一个发展迅速的科学研究新领域。

我们知道，在半导体材料中由于周期势场作用，电子会形成能带结构，带与带之间有能隙(如价带与导带)。如果将具有不同介电常数的介质材料在空间按一定的周期排列，由于存在周期性，在其中传播的光波的色散曲线将成带状结构，带与带之间有可能会出现类似于半导体禁带的“光子禁带”(Photonic band gap)，频率落在禁带中的光或电磁波是被严格禁止传播的。

如果只在一个方向具有周期结构，光子禁带只可能出现在这个方向上，如果存在三维的周期结构，就有可能出现全方位的光子禁带。落在禁带中的光在任何方向都被禁止传播。我们将具有光子禁带的周期性电介质结构称为光子晶体(Photonic Crystal)。

光子晶体的最根本特征是具有光子禁带，落在禁带中的光是被禁止传播的，光子禁带的出现依赖于光子晶体的结构、介电常数的配比和几何结构。

光子晶体禁带的特性

选择不同的晶格结构能够产生不同禁带宽度和位置；不同介电常数与填充比在一定范围内与禁带宽度成正比关系；在相同填充比下研究了不同的柱体形状，发现椭圆柱体的结构与圆柱体结构相差不大，但是它的 TE、TM 模与圆柱体结构相比却产生了多个分立禁带，禁带结构有了较大变化，而实际的加工制作光子晶体中，由于精度不够，圆柱结构又经常被破坏，成为椭圆或其它形状，所以光子晶体的柱体结构在光子禁带的分析中是值的重视的。