在晶体中，电子处于所谓能带状态，而能带与能带之间隔离着禁带。半导体最重要的能带就是价带和导带，导带底与价带顶之间的能量差即称为禁带宽度。

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。对于不同的半导体其值肯定是不同的。

半导体价带中的大量电子都是价键上的电子，不能够导电，即不是载流子。只有当价电子跃迁到导带而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。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。

通常定义导带的最低能量为E_C，即导带底部的能量；定义价带中的最高能量为E_V，即价带顶部的能量，则禁带宽度Eg为将电子从价带激发到导带所需要的最小能量，即Eg=E_C-E_V

  电离能指的是将一个电子从原子中完全的分离出来，并将其移动至真空能级。严格上来讲，电离能与将电子从价带激发到导带所需要的能量并不相同。电子从价带到导带的转移是激发，不是电离。在功率半导体器件领域中采用“电离”一词，原因是导带中电子表现得像自由电子一样。但实际上，导带电子依旧被晶格强烈影响的事实导致它们被区别于自由电子。下表对两者进行了数值对比，两者存在明显的区别。

一些材料的禁带宽度和严格意义的电离能

  可以从晶体的禁带宽度对导体、半导体和绝缘体重新进行认识。金属导体在绝对零度时，其全部价电子只能填满其对应能带的下半部，上半部则完全空着，因而其完全空着的能带（导带）和完全被电子占满的能带（价带）之间没有能量间隙，即没有禁带，或者说禁带宽度为零。跟半导体中能量最高的一个满带是价带不同，金属导体的所有满带都由内层电子占据着。一般认为，绝缘体的能带结构及其在绝对零度时被电子填充的情况与半导体有些相似，即绝对零度下所有能带要么全满，要么全空。所不同的是，绝缘体全空能带跟离它最近的一个全满能带之间的能隙较宽，即禁带宽度非常宽。三者的能带示意图如下：

过去单纯从禁带宽度区分半导体和绝缘体，以至把现在普遍认可并非常看重的一些宽禁带半导体，例如金刚石和氮化铝等都归类于绝缘体。金刚石和氮化铝确实禁带很宽，都在5eV以上，其价带电子在室温乃至相当高温度下都难以向导带激发，因而它们在纯净状态下跟绝缘体一样，其导带在较高温度下也几乎没有电子。但是，跟硅这些典型半导体一样，适当的掺杂，也会在一定的温度下产生导带中的电子，因而它们其实也是半导体。

根据半导体材料禁带宽度的不同，可分为宽禁带半导体材料和窄禁带半导体材料。如果禁带宽度小于2.0eV，则称为窄禁带半导体材料，如锗、硅等；如果禁带宽度在2.0~6.0eV之间，则称为宽禁带半导体材料，如SiC和GaN等。

目前，SiC是应用于大功率功率变换器的热门的宽禁带材料。SiC具有低功率损耗、高开关速度、高耐温性能和高热导率等特点，因此，SiC材料除了能够降低系统的损耗、提升开关频率和降低系统体积外，还能够适应更加恶劣的应用环境，从而拓宽功率变换器的应用领域。

文章来源：三菱电机半导体