用能带理论解释下图热电材料伏安特性曲线

能带理论有些复杂,哪位给解释解释?大神们帮帮忙~

能带理论 是一种解释金属内部结构的一种理论 在固体金属内部构成其晶格结点上的粒子，是金属原子或正离子，由于金属原子的价电子的电离能较低，受外界环境的影响(包括热效应等)，价电子可脱离原子，且不固定在某一离子附近，而可在晶格中自由运动，常称它们为自由电子。正是这些自由电子将金属原子及离子联系在一起，形成了金属整体。这种作用力称为金属键。当然固体金属也可视为等径圆球的金属原子(离子)紧密堆积成晶体。这时原子的配位数可高达8至12。金属中为数不多的价电子不足以形成如此多的共价键。这些价电子只能为整个金属晶格所共有。所以金属键不同于离子键；也不同于共享电子局限在两个原子间的那种共价键(定域键)。广义地说，金属键属于离域键，即共享电子分布在多个原子间的一种键，但它是一种特殊的离域键，既无方向性，也无饱和性。 为阐明金属键的特性，化学家们在MO理论的基础上，提出了能带理论。现仅以金属Li为例定性讨论。 Li原子核外电子为1s22s1。两个Li互相靠近形成Li2分子。按照MO理论，Li分子应有四个MO。其中(σ1s)2与(σ1s*)2的能量低，紧靠在Li 是空着的(LUMO)。参与成键的Li原子越多，由于晶格结点上不同距离的Li核对它们的价电子有不同程度的作用力，导致电子能级发生分裂，而且能级差也越来越小，能级越来越密，最终形成一个几乎是连成一片的且具有一定的上、下限的能级，这就是能带。对于N个Li原子的体系，由于1s与2s之间能量差异较大，便出现了两条互不重叠或交盖的能带。这种具有未被占满的MO的能带由于电子很容易从占有MO激发进入空的MO，故而使Li呈现良好的导电性能。此种能带称为导带。在满带与导带之间不再存在任何能级，是电子禁止区，称为禁带。电子不易从满带逾越此空隙区进入导带。显然，原子在形成简单分子时，便形成了分立的分子轨道，当原子形成晶体时，便形成了分立的能带。 不同的金属，由于构成它的原子有不同的价轨道和不同的原子间距， 能带(空带)部分叠合，构成了一个未满的导带，因而容易导电，呈现金属性。由此看来，只要存在着未充满的导带(不管它本身是未充满的能带，还是由于空带—满带相互交盖而形成的未充满的能带)在外电场作用下便会形成电子定向流动，从而使材料呈导电性。当升温时，晶格上的原子(离子)振动加剧，电子运动受阻，导电能力降低。离域的电子的运动又可传递热端的振动能使金属具有良传热性。共享电子的“胶合”作用，使金属在受外力作用晶体正离子滑移时不致断裂，呈现良好延展性和可塑性。这与离子型晶体的脆性与易碎裂成为鲜明的对比。此外，金属中的离域电子容易吸收并重新发射很宽波长范围的光，使它不透明并具有金属光泽。 固体材料中全空的导带称为空带。当满带与空带之间的禁带宽达5～7eV时，电子难以借热运动等跃过禁带进入空带，因此是绝缘体，如金刚石的禁带宽达5.3eV。但当禁带宽度在1eV(1.602×10-19J或96.48kJ·mol-1)上下，便属于半导体材料。典型的半导体Si禁带为1.12eV；Ge为0.67eV。 研究固体中电子运动规律的一种近似理论。固体由原子组成，原子又包括原子实和最外层电子，它们均处于不断的运动状态。为使问题简化，首先假定固体中的原子实固定不动，并按一定规律作周期性排列，然后进一步认为每个电子都是在固定的原子实周期势场及其他电子的平均势场中运动，这就把整个问题简化成单电子问题。能带理论就属这种单电子近似理论，它首先由F.布洛赫和L.-N.布里渊在解决金属的导电性问题时提出。具体的计算方法有自由电子近似法、紧束缚近似法、正交化平面波法和原胞法等。前两种方法以量子力学的微扰理论作为基础，只分别适用于原子实对电子的束缚很弱和很强的两种极端情形；后两种方法则适用于较一般的情形，应用较广。 孤立原子的能带 孤立原子的外层电子可能取的能量状态（能级）完全相同，但当原子彼此靠近时，外层电子就不再仅受原来所属原子的作用，还要受到其他原子的作用，这使电子的能量发生微小变化。原子结合成晶体时，原子最外层的价电子受束缚最弱，它同时受到原来所属原子和其他原子的共同作用，已很难区分究竟属于哪个原子，实际上是被晶体中所有原子所共有，称为共有化。原子间距减小时，孤立原子的每个能级将演化成由密集能级组成的准连续能带。共有化程度越高的电子，其相应能带也越宽。孤立原子的每个能级都有一个能带与之相应，所有这些能带称为允许带。相邻两允许带间的空隙代表晶体所不能占有的能量状态，称为禁带。若晶体由N个原子（或原胞）组成，则每个能带包括N个能级，其中每个能级可被两个自旋相反的电子所占有，故每个能带最多可容纳2N个电子（见泡利不相容原理）。价电子所填充的能带称为价带。比价带中所有量子态均被电子占满，则称为满带。满带中的电子不能参与宏观导电过程。无任何电子占据的能带称为空带。未被电子占满的能带称为未满带。例如一价金属有一个价电子，N个原子构成晶体时，价带中的2N个量子态只有一半被占据，另一半空着。未满带中的电子能参与导电过程，故称为导带。 固体的能带 固体的导电性能由其能带结构决定。对一价金属，价带是未满带，故能导电。对二价金属，价带是满带，但禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因而也能导电，绝缘体和半导体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。半导体的禁带宽度从0.1～1.5电子伏，绝缘体的禁带宽度从1.5～1.0电子伏。在任何温度下，由于热运动，满带中的电子总会有一些具有足够的能量激发到空带中，使之成为导带。由于绝缘体的禁带宽度较大，常温下从满带激发到空带的电子数微不足道，宏观上表现为导电性能差。半导体的禁带宽度较小，满带中的电子只需较小能量就能激发到空带中，宏观上表现为有较大的电导率（见半导体）。 能带理论在阐明电子在晶格中的运动规律、固体的导电机构、合金的某些性质和金属的结合能等方面取得了重大成就，但它毕竟是一种近似理论，存在一定的局限性。例如某些晶体的导电性不能用能带理论解释，即电子共有化模型和单电子近似不适用于这些晶体。多电子理论建立后，单电子能带论的结果常作为多电子理论的起点，在解决现代复杂问题时，两种理论是相辅相成的。

热电材料塞贝克效应和帕尔帖效应发现距今已有100余年的历史，无数的科学家已对其进行了深入而富有成效的研究和探索，取得了辉煌的成果。随着研究的不断深入，相信热电材料的性能将会进一步提高，必将成为我国新材料研究领域的一个新的热点。在今后的热电材料研究工作中，研究重点应集中在以下几个方面：（1）利用传统半导体能带理论和现代量子理论，对具有不同晶体结构的材料进行塞贝克系数、电导率和热导率的计算，以求在更大范围内寻找热电优值ZT更高的新型热电材料。（2）从理论和实验上研究材料的显微结构、制备工艺等对其热电性能的影响，特别是对超晶格热电材料、纳米热电材料和热电材料薄膜的研究，以进一步提高材料的热电性能。（3）对己发现的高性能材料进行理论和实验研究，使其达到稳定的高热电性能。（4）加强器件的制备工艺研究，以实现热电材料的产业化。

我是这么理解的：
N型ZnO——P型BiTe，这里面涉及四种元素：Zn，O，Bi，Te，下面分别对这四种元素的电子能态分析：
锌的f层电子已与锌原子"脱离",以离子键形式被束缚在氧的禁带上;d层的18个电子，在本半导体的所有的自由能中应该是最低的,即最易（施加电压最小）进入导带，从而使流过该半导体的电流升高。即图中电压在4000～5000（kV）左右时。不过，锌是第一过渡金属元素，其d轨道间的相互作用较小，形成的能带宽度较窄。而且最重要的是锌的能够进入导带的电子几乎全部进入导带，继而电离后，这些电子在禁带较宽的正极受到极大限制，大量富集起来。电流就驻停在400mA多一点的地方。
随着外加电压的增大，正极的禁带逐渐填满，则电压逐渐接近Bi的p层电子的临界电压，直到Bi的p层电子也进入导带，使得流过半导体的电流再次随着外加电压的增大而显著升高（U=8000（kV）左右处）。（半导体被击穿而成为导体）
当反向加电压时，锌的易进入导带的电子很快从半导体的另一端流走，留下大量空位。而Te是和Bi相近的元素，跃迁能相对较高，所以会出来在较大电压范围内电流为零的情况。直到Te的p层电子进入导带，（即半导体被反向击穿而成为导体），电流才“反向”急骤增加。
//ps.氧是典型的非金属元素，其禁带非常宽。

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钟山区19365755422： 欧姆定律的定律定义 - ？
当涂诸卡开： 常见简述:在同一电路中,通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比,这就是欧姆定律. 标准式: (变形公式: ; ) 注意:公式中物理量的单位:I:(电流)的单位是安培(A)、U:(电压)的单位是...

钟山区19365755422： 某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件.如图所示为该电器元件的伏安特性曲线,有同学 - ？
当涂诸卡开： ①从I-U图象可知,最大电流为 I m =0.12A=120mA,最大电压为 U m =2.5V,所以电流表应选 A 2 ,电压表 V 1 ;由于电流从零调,所以变阻器应用分压式,应选全电阻小的变阻器 R 1 . ②从I-U图象可知,待测电器元件的最大电阻约为 R m =0.5 0.01 =50Ω,由于满足 R V R > R R A ,所以电流表应选外接法,由变阻器应用分压式,电路图如图所示:故答案为:(1)A2、V1、R1;(2)如图所示;

钟山区19365755422： 如图甲的电路中R1=R2=100Ω是阻值不随温度而变的定值电阻.白炽灯泡L的伏安特性曲线如图乙的I - U图线所示 - ？
当涂诸卡开： (1)当开关S断开时,设灯泡L的实际电压和实际电流分别为U和I. 在这个闭合电路中,有 E=U+IR1,代入数据并整理得,U=100-100I 这是一个直线方程,把该直线在题I-U图线画出,如图所示:这两条曲线的交点为U=40V、I=0.6A,所以灯泡L消耗...

钟山区19365755422： 在如图所示的U - I图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线 - ？
当涂诸卡开： A、由图可知,电源的电动势为3V,短路电流为6A;则内阻r= E I =3 6 =0.5Ω;故A正确;B、当电阻电压为2V时,电流为2A;则电阻的阻值为:R= U I =2 2 =1Ω;故B正确;C、电源与电阻连接时,电源的输出功率为2V,电流为2A;则功率P=UI=2*2=4W;故C错误;D、电源的效率η=2 3 *100%=66.7%;故D错误;故选:AB.

钟山区19365755422： 太阳能电池的工作原理 - ？
当涂诸卡开： 原理:太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结内建电场的作用下,光生空穴流向p区,光生电子流向n区,接通电路后就产生电流.这就是光电效应太阳能电池的工作原理.太阳能发电有两种方式,一种是光—热—电转换方...

钟山区19365755422： 物理.急!急!急!伏安特性曲线横纵坐标表示的含义 - ？
当涂诸卡开： 伏安特性曲线一般是:纵坐标表示I,横坐标表示U.因此,纵坐标的交点是电流的最大点(电阻最小时的电流,此时,电动势差为0,即短路状态);横坐标的交点是电流的最小点(即电阻最大时的电流,电流为0,即相当于断路状态,此时,电压最大,此点的横坐标即为电源的电动势).备注:当然了,硬要反其道而行之(纵坐标表示U,横坐标表示I).参照我上面的说明,是很容易解释的(只是不太合乎一般人的习惯而已…….),希望对你有所帮助.

钟山区19365755422： 光敏电阻的检测分两步,暗电阻测量和亮电阻测量,两步检测只要有一步...？
当涂诸卡开： 高二物理选修3-1第二章《恒定电流》复习提纲 一. 知识要点 (一)导体中的电场和电流、电动势1.导体中的电场和电流(1)电源:电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置.电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置....

钟山区19365755422： 如何用matlab来画出一个伏安特性呈现下图的样子的图形. - ？
当涂诸卡开： 请尊重他人脑力劳动成果,如满意,请及时采纳. 其实要画出这个伏安特性曲线图,关键是要知道其方程关系式.我不知道准确的关系式是怎样的,就弄了个大致相似的.matlab输入命令如下: %分析伏安特性曲线图,可以推出近似的极坐标...

钟山区19365755422： 为什么在不同波段上光敏三极管的灵敏度不同 - ？
当涂诸卡开： 1、光谱特性 光敏三极管由于使用的材料不同,分为锗光敏三极管和硅光敏三极管,使用较多的是硅光敏三极管.光敏三极管的光谱特性与光敏二极管是相同的.2、伏安特性 光敏三极管的伏安特性是指在给定的光照度下光敏三极管上的电压与...