金属、半导体和绝缘体能带结构区别
金属、半导体和绝缘体的能带结构区别本论文从能带的形成过程和电流的产生机理两方面来说明金属、半导体和绝缘体的能带结构区别。
1.能带（Energy Band）的形成过程
当孤立的原子结合在一起形成固体时，相邻的原子之间会产生各种交互作用，原子之间的排斥力和吸引力最后在一定的原子间距达到平衡．
由量子力学可知，晶体中相同原子孤立存在时，各自的电子波函数没有相互作用，因而各原子可以有完全相同的电子能级结构。当相同原子相互接近时，其电子波函数便开始重迭．根据量子力学的泡利不相容原理，在一个系统中，不允许有两个电子具有相同的量子状态，因而孤立原子的能级必然产生分裂，这些新产生的分裂能级不再是某个原于所独有，而是属于原子共有。在固体中，大量原子结合在一起，相互极为接近的大量分裂能级最终成为一个连续的能带。
量子力学计算表明，晶体中若有N个原子，由于各原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的每一个能级,在晶体中就变成了N条靠得很近的能级,称为能带。如图1所示：
图1
能带的宽度记作?E ，数量级为 ?E ～eV 。若N~1023,则能带中两能级的间距约10-23eV 。
能带的一般规律：越是外层电子，能带越宽，?E 越大； 点阵间距越小，能带越宽，?E 越大； 两个能带有可能重叠。如图2所示：
图
2
2.电流产生机理
电流的产生要求电子能够在电场的作用下加速移动至新的能量状态，即要求在电子现有能量状态附近必须有空能级。举例来说，如果一个能带中只有很少几个电子，而有大半的能态是空的，则电子很容易在能带中由这个能态运动到另一个能态，从而发生电荷的迁移，产生导电行为。
对于金属、绝缘体和半导体来说，因其导电性不同，所以其能带结构也不相同。在绝缘体结构中0K时“价带”已被全部占据，导带是全空的，因而价带中的电子于无法进行电荷运输，因为价带中没有空能级。导带中虽有空能级但无电子，因而也不可能进行电荷运输；半导体的电子能带结构与绝缘体相仿，但其禁带宽比绝缘体小得多．例如Si为1.1eV，而金刚石为5eV。这一较小的禁带宽度使价带中的电子能较容易地在热或光的作用下激发到高能带即导带中而起导电作用；金属的能带结构又不同，能带或是重叠，或是半填满。固而在一个能带内总是既有电子又有空能态，电子在电场作用下便能自曲地运动，从而导致很高的导电性。如图3所示：
图3
导体 绝缘体和半导体的能带论解释
6.3 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
一.满带电子不导电 二.未满带电子导电 三.近满带和空穴导电 四.导体、绝缘体和半导体
见黄昆书 5.3节p250
虽然所有固体都含有大量电子，但却有导体和绝缘体 之分，这一基本事实曾长期得不到严格解释，能带论首次 从理论上做了严格说明，是能带论发展初期的重大成就， 也由此开辟了金属电导、绝缘体和半导体的现代理论。
有电场存在时，由于不同材料中电子在能带中的填充情况 不同，对电场的响应也不同，导电能力也各不相同。我们分三 种情况讨论（针对价电子形成的价带而言)：
满 带：电子已填满了能带中所有的能态。 导 带：一个能带中只有部分能态填有电子，而其余的能
态为没有电子填充的空态。 近满带：一个能带的绝大部分能态已填有电子，只有少数
能态是空的。
能带中每个电子对电流的贡献 -ev(k)，因此带中所有
电子的贡献为：
J
?
1 V
? ?e? ? v ?k ?
k
求和包括能带中所有被占据态。
一. 满带电子不导电
在 k 空间中，对于同一能带有 En ?k ? ? En ?-k ?
容易证明，对于同一能带，处于k态和处于－k态的电 子具有大小相等方向相反的速度。
v
?
k
?
?
1 ?
?k
En
?
k
?
v
?-k?
?
1 ?
?-k En
?-k?
?
?
1 ?
?k En
?k?
?
?v
?k?
当没有外加电场时，在一定温度下，电子占据 k 态和－k态的 几率只与该状态的能量有关。所以，电子占据 k 态和－k态的
几率相同，这两态的电子对电流的贡献相互抵消。由于能带 相对于 k是对称的，所以，电流密度对整条能带积分后也没 有宏观电流，即 J ＝ 0。
金属、半导体和绝缘体能带结构区别
金属、半导体和绝缘体的能带结构区别本论文从能带的形成过程和电流的产生机理两方面来说明金属、半导体和绝缘体的能带结构区别。 1.能带（Energy Band）的形成过程 当孤立的原子结合在一起形成固体时，相邻的原子之间会产生各种交互作用，原子之间的排斥力和吸引力最后在一定的原子间距达到平衡． 由量子力学可知，晶体中相同原子孤立存在时，各自的电子波函数没有相互作用，因而各原子可以有完全相同的电子能级结构。当相同原子相互接近时，其电子波函数便开始重迭．根据量子力学的泡利不相容原理，在一个系统中，不允许有两个电子具有相同的量子状态，因而孤立原子的能级必然产生分裂，这些新产生的分裂能级不再是某个原于所独有，而是属于原子共有。在固体中，大量原子结合在一起，相互极为接近的大量分裂能级最终成为一个连续的能带。 量子力学计算表明，晶体中若有N个原子，由于各原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的每一个能级,在晶体中就变成了N条靠得很近的能级,称为能带。如图1所示：
图1 能带的宽度记作?E ，数量级为 ?E ～eV 。若N~1023,则能带中两能级的间距约10-23eV 。 能带的一般规律：越是外层电子，能带越宽，?E 越大； 点阵间距越小，能带越宽，?E 越大； 两个能带有可能重叠。如图2所示： 图 2
2.电流产生机理 电流的产生要求电子能够在电场的作用下加速移动至新的能量状态，即要求在电子现有能量状态附近必须有空能级。举例来说，如果一个能带中只有很少几个电子，而有大半的能态是空的，则电子很容易在能带中由这个能态运动到另一个能态，从而发生电荷的迁移，产生导电行为。 对于金属、绝缘体和半导体来说，因其导电性不同，所以其能带结构也不相同。在绝缘体结构中0K时“价带”已被全部占据，导带是全空的，因而价带中的电子于无法进行电荷运输，因为价带中没有空能级。导带中虽有空能级但无电子，因而也不可能进行电荷运输；半导体的电子能带结构与绝缘体相仿，但其禁带宽比绝缘体小得多．例如Si为1.1eV，而金刚石为5eV。这一较小的禁带宽度使价带中的电子能较容易地在热或光的作用下激发到高能带即导带中而起导电作用；金属的能带结构又不同，能带或是重叠，或是半填满。固而在一个能带内总是既有电子又有空能态，电子在电场作用下便能自曲地运动，从而导致很高的导电性。如图3所示：
导体绝缘体和半导体的能带模型
§ 5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型 尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到任何电子的导电性。对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。 每个能带均由N个准连续能级组成(N为晶体原胞数)，所以，每个能 带可容纳2N个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子 部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。 5. 6. 1 满带电子不导电 从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值E(k)是k的偶函数，则利用(5-5-11)，可以证明 k空间具有中心对 v(-k)=-v(k)，即v(k)是k的奇函数。一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在 称性，即一个电子处于k态，其能量为E(k)，则必有另一个与其能量相同的E(-k)=E(k)电子处于-k态。当 不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流-ev,但是k态和-k态的电子电流-ev(k)和 -ev(-k)正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。 当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有k空间中心对称性的情况仍不会改变。以一维能带 为例，图5-6-1中k轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。如上所述，在外电场 的作用下，所有电子所处的状态都以速度 dk dt eE h (5-6-1) 沿k轴移动。由于布里渊区边界A和A两点实 F 图5-6-1外场下满带电子的运动 际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状 态即满带情况下，从A点称动出去的电子同时就 从A点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填 满状态, 5. 6. 2 并不产生电流。 不满带的电子导电 5-6-2给出不满带电子填充的情况，没有 外电场时，电子从最低能级开始填充，而且k态 和-k态总是成对地被电子填充的，所以总电流为 零。存在外电场时，整个电子分布将向着电场反方向移动, 由于电子受到声子或晶格不完整性的散射作用, 5-6-2 (b)所示。当电子分布偏离中心对称状况时，各电了所荷载的电流中将只有一部分被抵消，因而总电流不为零。外加电场增强，电子 电子的状态代表点不会无限地称动下去，而是稍稍偏离原来的分布，如图 分布更加偏离中心对称分布，未被抵消的电子电流就愈大，晶体总电流也就愈大。由于不满带电子可以导晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带,
导体、绝缘体和半导体的能带模型
§5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型 尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到任何电子的导电性。对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。 晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带，每个能带均由N 个准连续能级组成（N 为晶体原胞数），所以，每个能带可容纳2N 个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。 5. 6. 1 满带电子不导电 从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值E (k )是k 的偶函数，则利用（5-5-11），可以证明v (-k )=-v (k )，即v (k )是k 的奇函数。一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在k 空间具有中心对称性，即一个电子处于k 态，其能量为E(k )，则必有另一个与其能量相同的E (-k )=E (k )电子处于-k 态。当不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流-e v ，但是k 态和-k 态的电子电流-e v (k )和-e v (-k )正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。 当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有k 空间中心对称性的情况仍不会改变。以一维能带为例，图5-6-1中k 轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。如上所述，在外电场E 的作用下，所有电子所处的状态都以速度 d e dt =- k E …………………………………………………………………………………………(5-6-1) 沿k 轴移动。由于布里渊区边界A 和A '两点实 际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状态即满带情况下，从A 点称动出去的电子同时就从A '点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填满状态，并不产生电流。 5. 6. 2 不满带的电子导电 图5-6-2给出不满带电子填充的情况，没有外电场时，电子从最低能级开始填充，而且k 态和-k 态总是成对地被电子填充的，所以总电流为 零。存在外电场时，整个电子分布将向着电场反方向移动，由于电子受到声子或晶格不完整性的散射作用，电子的状态代表点不会无限地称动下去，而是稍稍偏离原来的分布，如图5-6-2 (b)所示。当电子分布偏离中心对称状况时，各电了所荷载的电流中将只有一部分被抵消，因而总电流不为零。外加电场增强，电子分布更加偏离中心对称分布，未被抵消的电子电流就愈大，晶体总电流也就愈大。由于不满带电子可以导 图5-6-1 外场下满带电子的运动 F
导体绝缘体半导体和超导体
一、选择题 （11·泉州）6．下列物体中属于导体的是 A．玻璃杯B．竹筷C．瓷碗D．不锈钢杯 答案：D （11·北京）3．下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是 A．金属勺B．瓷碗C．铅笔芯D．铁钉 答案：B （11·莆田）8．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。假如有室温环境中的超导体，可用它来制作 A．家用保险丝B．白炽灯灯丝 C．电热丝D．输电导线 答案：D （11·漳州）9．下列物品中使用了半导体材料的是 A．机器人B白炽灯C．滑动变阻器D，机械手表 答案：A （11·柳州）2．下列物体中，通常情况下属于绝缘体的是 A．金属B．人体C．铅笔芯D．橡胶 答案：D （11·昆明）7．下列材料中符合大功率、远距离输送电能要求并最具有应用前景的是A．铝质材料B．超导体材料C．纳米材料D．半导体材料 答案：B （11·新疆）4．将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是 A．橡皮B．铅笔芯C．塑料尺D．透明胶带 答案：B (11·潜江、天门、仙桃等)34．下列物体中，不可能应用超导材料的是 A．输电导线B．发电机线圈C．电炉丝D．磁悬浮列车 答案：C （11·杭锦旗）6．今年四月，美国《科学》杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述。这表明，在新超导体研究领域，我国取得了令人瞩目的成就。假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作
A．家用保险丝B．白炽灯泡的灯丝 C．电炉的电阻丝D．远距离输电导线 答案：D （11·沈阳）4．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是 A．保险丝是利用半导体材料制成的 B．利用超导材料做电热丝，电热丝会更热 C．利用钨做灯丝，是因为钨的熔点低 D．试电笔外壳是用塑料制成的，因为它是绝缘材料 答案：D （11·清远）2．太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电能，其主要材料是 A．磁性材料B．纳米材料C．半导体D．超导体 答案：C 二、填空题 （11·湛江）14．在我国，家庭电路的电压是_______V，每个用户之间的电路连接方式是_______联；今年高考，湛江市首次使用金属探测仪防止考生作弊，金属是______（填“导体”或“绝缘体”）． 答案：220 并导体 （11·肇庆）12．有一种材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这种材料称为_______材料，电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下，电阻接近于零，这种材料物理学上称之为_______材料，此处的特定温度通常_______（选填“很高”、“接近常温”或“很低”）． 答案：半导体超导很低 （11·崇左）18．如图（甲）所示，把玻璃珠接入电路中，闭合开关，发现小灯泡不发光。说明：； 现给玻璃珠加热，如图乙所示，当玻璃珠加热到红炽状态时，发现小灯泡发光，说明：。
中考物理考点：导体 半导体 绝缘体
一、选择题 1.（2018北京，1，2）下列物品中，通常情况下属于导体的是 A. 塑料安全帽 B. 布手套 C. 橡胶鞋 D. 钢尺 【答案】D 【解析】通常情况下棉布、干木棒、塑料、橡胶都属于绝缘体，金属、人体、大地、酸碱盐水溶液是导体，故、选D。 2.（2018桂林市，7，3分）各种新村科正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料——石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性．下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（） A．防弹衣 B．隔热手套 C．电脑元件 D．太阳能电池 【答案】B 【解析】因为石墨烯时一种坚硬的纳米材料，所以可以用来制防弹衣，故A不符合题意；因为石墨烯由出色的导热性，所以不能用来制隔热手套，故B符合题意；因为石墨烯由出色的导电性可以用来制电脑元件，故C不符合题意；因为石墨烯几乎完全透明，由出色的导电性可以用来制太阳能电池，故D不符合题意． 3.（2018广西柳州，2，3）用一个物体将如图2电路中a和b两点连楼起来，可以使小灯泡发光。下列物体中最合适的是 A.铁钉 B．木筷子 C．橡皮擦 D.型科吸管 【答案】A 【解析】本题考查的是导体绝缘体，要想让灯泡发光就得使电路成为通路，而铁钉是导体，木块、塑料、橡皮都是绝缘体。故本题选A。 4.（2018安顺市，2，3分） 【答案】B 【解析】“排热被”说明它的导热性能好，能把电子元件产生的热量及时传走，故A、C、D不正确；B正确． 5.（2018贵州省遵义市，19题，3分）
【答案】D 【解析】天然气一旦消耗短时间内无法再生，所以属于不可再生能源，A错误；手机充电过程中将电能转化为化学能，B错误；手机通话是利用电磁波传递信息，C错误；半导体材料可以制成二极管、三极管等元件，D正确.故选D. 6.（2018河南省，题号7，分值2）下列物品中，在通常情况下都是绝缘体的是（） A.玻璃棒、橡胶棒 B.铅笔芯、硬币 C.金属勺、塑料尺 D.陶瓷碗、盐水 【答案】A 【解析】善于导电的物体叫导体，比如题中的铅笔芯、硬币,金属勺,盐水；不善于导电的物体叫绝绿体比如题中的玻璃棒、橡胶棒、塑料尺，陶瓷碗。 7.（2018湖南省衡阳市，题号13，分值2）下列有关物理知识的应用，说法正确的是 A．飞机的机翼能获得升力，是应用了流体中流速越大的地方压强越大的原理 B．人用吸管吸食饮料是靠大气压强把饮料“压”进了嘴里 C．体操运动员上杠前给手涂防滑粉是为了减小摩擦力 D．超导材料可应用于电饭锅和远距离输电线 【答案】B 【解析】飞机的机翼能获得升力，是应用了流体中流速越大的地方压强越小的原理，A错误；利用吸管喝饮料时，嘴吸吸管内的空气，管内气压变小，饮料上方的气压大于管内的气压，把饮料压进管内，进到嘴里，B正确；体操运动员上杠前给手涂防滑粉是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦力，C错误；超导材料电阻非常小，可用于 远距离输电线，但不能用于电饭锅，电饭锅是利用电流的热效应工作的，根据可知，电阻太小，材料产生的热量太少，不便于做饭，D错误。 8.（2018山东聊城，1，3）下列说法中正确的是（） A．二极管是用半导体材料制成的 B．光盘是用磁性材料制成的 C．建筑物上的避雷针是用绝缘材料制成的 D．在橡皮泥上能留下漂亮的指印，说明橡皮泥具有弹性 【答案】A 【思路分析】（1）二极管是半导体材料制成的； （2）磁性材料在我们生活中应用广泛，如：磁带、磁卡、磁盘、收音机里面的天线磁棒、录音机
金属、半导体和绝缘体能带结构区别
金属、半导体与绝缘体得能带结构区别本论文从能带得形成过程与电流得产生机理两方面来说明金属、半导体与绝缘体得能带结构区别。 1、能带（Energy Band）得形成过程 当孤立得原子结合在一起形成固体时，相邻得原子之间会产生各种交互作用，原子之间得排斥力与吸引力最后在一定得原子间距达到平衡． 由量子力学可知，晶体中相同原子孤立存在时，各自得电子波函数没有相互作用，因而各原子可以有完全相同得电子能级结构。当相同原子相互接近时，其电子波函数便开始重迭．根据量子力学得泡利不相容原理，在一个系统中，不允许有两个电子具有相同得量子状态，因而孤立原子得能级必然产生分裂，这些新产生得分裂能级不再就是某个原于所独有，而就是属于原子共有。在固体中，大量原子结合在一起，相互极为接近得大量分裂能级最终成为一个连续得能带。 量子力学计算表明，晶体中若有N个原子，由于各原子间得相互作用，对应于原来孤立原子得每一个能级,在晶体中就变成了N条靠得很近得能级,称为能带。如图1所示：
图1 能带得宽度记作?E ，数量级为?E～eV。若N~1023,则能带中两能级得间距约10-23eV。 能带得一般规律：越就是外层电子，能带越宽，?E越大；点阵间距越小，能带越宽，?E越大；两个能带有可能重叠。如图2所示： 图2 2、电流产生机理 电流得产生要求电子能够在电场得作用下加速移动至新得能量状态，即要求在电子现有能量状态附近必须有空能级。举例来说，如果一个能带中只有很少几个电子，而有大半得能态就是空得，则电子很容易在能带中由这个能态运动到另一个能态，从而发生电荷得迁移，产生导电行为。 对于金属、绝缘体与半导体来说，因其导电性不同，所以其能带结构也不相同。在绝缘体结构中0K时“价带”已被全部占据，
导体、绝缘体和半导体的能带论
导体、绝缘体和半导体的能带论 .1. 能带的填充与导电性. ()()E k E k =?K K (1) 22()2k E k m =+K =Δ (2) E 是k 的偶函数，v(k)是k 的奇函数。在电场下，/dk eE τ=?K K = 对满带，k 与-k 的电子数相等，I = 0 。 图1 .2. 金属、绝缘体和半导体 a) 对Ag ，Au ，Cu 及碱金属， 每原子含一个价电子。 b) 碱土金属，二个价电子，对一维情况能带填满，为绝缘体；三维晶体各方向上带宽不等的能带产生重迭，结果仍然是金属。 c) 对Al ，S ，P 等，p 带半满。 d) 对C ，Si ，Ge 等，半导体。 图2
.3. 空穴的慨念 在能带中空的轨道常叫空穴。空穴在外电场和外磁场的作用下就象带正电+e 一样。我们通过以下五步来说明： 1) k k k =?K K e （3） 对于满带，电子的总波矢为零，0k =∑K ，此结果是从布里渊区的几何对称性得到的：即对每一个基本类型的格子，都存在着关于任一格点的反演对称性（）；从而倒格子及布里渊区亦存在着反演对称性。如果能带中所有的轨道对都被填满，则总波矢为零。 r →?K K r 如果轨道中一个波矢为的电子逸失，则系统的总波矢为-，这也就是空穴的波矢。结果令人吃惊：电子从e k K e k K e k K 处逸失，于是在色散关系图中（图4）空穴亦处于的位置。但是空穴真实的波矢e k K k k e k =?K K ，亦即如果空穴中图中的E 点， 则其波矢在图中的G 点。空穴波矢-e k K 加入到光子吸收的选择定则中。 空穴是能带中一个电子逸失后的另一种描述， 我们要么说空穴具有波矢 -，要么说一个电子逸失后能带的总波矢为-e k K e k K 。 图4 2) ()()k k e e E k E k =?K K ) (4) 令价带带顶的能量值为零。在此价带中电子逸失的能量越低，则系统的能量越高。因为从能带中一个低能量的轨道移走一个电子所要做的功比从高能量轨道中移走一个电子的大，所以空穴的能量与逸失电子的能量符号相反。于是如果能带是对称的话，有()()()(e e e e k e k k E k E k E k E k =?=??=?K K K K 。于是为空穴构造如图5的能带草图，它反映出空穴的性质。
导体、绝缘体和半导体的能带模型
§ 5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型 尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到 任何电子的导电性。对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能 带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。 晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带， 每个能带均由N 个准连续能级组成(N 为晶体原胞数) 所以，每个能带可容纳 2N 个电子。晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子 部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。能带论解释固体导电的基本观点是：满带电 子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。 5. 6. 1 满带电子不导电 从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值 E (k )是k 的偶函数，则利用(5-5-11)，可以证明 v (-k )=-v (k )，即v (k )是k 的奇函数。一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在 k 空间具有中心对 称性，即一个电子处于 k 态，其能量为E(k ),则必有另一个与其能量相同的 E(-k )=E(k )电子处于-k 态。当 不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流 -e v ,但是k 态和-k 态的电子电流-e v (k )和 -e v (- k )正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。 当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有 k 空间中心对称性的情况仍不会改变。以一维能带 为例，图5-6-1中k 轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。如上所述，在外电场 E (5-6-1) 沿k 轴移动。由于布里渊区边界 A 和A ，两点实 际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状 态即满带情况下，从A 点称动出去的电子同时就 从A 点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填 满状态，并不产生电流。 5. 6. 2 不满带的电子导电 图5-6-2给出不满带电子填充的情况，没有 外电场时，电子从最低能级开始填充，而且 k 态 和-k 态总是成对地被电子填充的，所以总电流为 由于电子受到声子或晶格不完整性的散射作用， 电子的状态代表点不会无限地称动下去，而是稍稍偏离原来 的分布，如图 5-6-2 (b)所示。当电子分布偏离 中心对称状况时，各电了所荷载的电流中将只有一部分被抵消，因而总电流不为零。外加电场增强，电子 分布更加偏离中心对称分布，未被抵消的电子电流就愈大，晶体总电流也就愈大。由于不满带电子可以导 的作用下，所有电子所处的状态都以速度 d k eE ...................................... dt _ 零。存在外电场时，整个电子分布将向着电场反方向移动, 图5-6-1外场下满带电子的运动
常识备考：生活中常见的导体、半导体和绝缘体有哪些
常识备考：生活中常见的导体、半导体和绝缘体有哪些？ 关于导体、半导体和绝缘体的知识点在事业单位公共基础知识的考题中出现过，在事业单位联考的常识题目中也时常会涉及。例如在山西的事业单位考试中曾经考查过这样的一道题目： 锗、硅、硒电阻率受外界条件影响极大，在电子技术和无线电技术中有广泛应用，这样的材料属于( )。 A. 导体 B. 绝缘体 C. 半导体 D. 超导体 此题的考点就是导体、半导体和绝缘体的类型和应用，而题目中的锗、硅、硒都属于半导体。今天，小编就来给大家梳理一下生活中常见的导体、半 导体和绝缘体。 考点1：生活中常见的导体 一、什么是导体 导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外电场作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。 二、常见的导体 金属是最常见的一类导体，例如铝、铁、铜、银等，大部分金属都是导体。金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核的束缚，而成为自由电子，留下的正离子（原子实）形成规则的点阵。金属中自由电子的浓度很大，所以金属导体的电导率通常比其他导体材料的大。金属导体的电阻率一般随温度降低而减小。在极低温度下，某些金属与合金的电阻率将消失而转化为“超导体”。
第二类常见的导体是电解质的溶液，例如酸、碱、盐水溶液。其载流子是正负离子。实验发现，大部分纯液体虽然也能离解，但离解程度很小，因而不是导体。 电离的气体也能导电，被称为气体导体，其中的载流子是电子和正负离子。通常情形下，气体是良好的绝缘体。如果借助于外界原因，如加热或用X 射线、γ射线或紫外线照射，可使气体分子离解，因而电离的气体便成为导体。 生活中人们常用的物品，例如图钉、钢尺、铝条、铜线、水壶、回形针、钥匙、铅笔芯等都是导体。石墨、水、人体、大地、湿木等等也都是常见的导体。 考点2：生活中常见的绝缘体 一、什么是绝缘体 不善于传导电流的物质称为绝缘体，绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高。绝缘体和导体，没有绝对的界限。绝缘体在某些条件下可以转化为导体。这里要注意导电的原因：无论固体还是液体，内部如果有能够自由移动的电子或者离子，那么他就可以导电。没有自由移动的电荷，在某些条件下，可以产生导电粒子，那么它也可以成为导体。 二、常见的绝缘体 绝缘体的种类很多：第一类是固体，如塑料、橡胶、玻璃，陶瓷、琥珀等；第二类是液体，如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等；第三类是气体，如空气、二氧化碳、六氟化硫等。 生活中的玻璃棒、玻璃杯、塑料尺、橡皮、木块、尖刀柄、食用油等都是常见的绝缘体。
导体与绝缘体教案
导体与绝缘体教案 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012
导体与绝缘体 教学内容：教科版小学科学四年级下册《导体与绝缘体》 教学目标： 1.科学知识：通过引导学生自行探究，初步学会判断生活中哪些物体是导体，哪些物体是绝缘体，并构建适合儿童理解的导体和绝缘体的基本概念。 2.科学探究：经历检测一块橡皮是否导电的过程，能依据检测一块橡皮的“科学规范”计划去检测更多的物体，能对所收集的信息进行整理与分析，并提出问题。 3.情感态度价值观：学会与人合作，形成尊重事实的实证精神、认真细致的探究习惯和安全用电的生活意识。 教学重点：通过检测区分常见物体种物体是导体还是绝缘体 教学难点：理解从物体构成区分导体和绝缘体的方法。 教学准备： 实验盒十套，每套含试验记录表一张、电路检测器1个；橡皮、小刀、钥匙、纸板、泡沫、回形针、普通布料、石头、等待检测物体 教学过程： 一、故事导入： 老师先给大家讲一个曾经发生的故事：前几年一个晴朗的周末，有一个小男孩和爸爸妈妈一起去春游。休息的时候，小男孩看到地上草丛里露出一截白色的金属丝，就好奇地
把手伸了过去。于是不幸的事情发生了：爸爸妈妈只听见小男孩发一声惨叫，就倒在地上，全身抽搐。原来那截金属丝是一根意外断开掉落的电线，他触电了。 离他最近的妈妈赶忙一步跨过去就往孩子手上抓，她想把孩子拉开。哪知道手才搭上去，就全身一麻，也被电了。 在这万分紧急的情况下，小孩的爸爸紧张而不慌张。他迅速地朝四周扫了一眼，没找到合适的工具。这时情况已万分危急，不容耽误。他一把脱下身上厚厚的外厚，包住手，小心地靠过去，迅速拔开小孩触电的手，再把他们拖到旁边。两人终于得救了。 在这个事件中，小男孩被电以后，爸爸妈妈两人都去救，可是一个也被电，一个却没事，大家想知道这是为什么吗？ 因为在我们周围的物体中，包括人体在内，有的很容易导电，有的却不容易导电。男孩妈妈一紧张之下，忘了自已拉孩子也会被电，而爸爸却知道用不容易导电的工具来救人。所以在这个充满电器的时代里，要安全健康地生活，保护好自已。我们要学会分辨常见物体，哪些容易导电，哪些不容易导电的。这就是我们本课将要学习的内容：检验物体是否容易导电。 二、引导学习，合作展示： 1、首先请问怎么才能检测一个物体是否容易导电呢？ （用电路检测器） 对，可以使用同学们前一课所学的“电路检测器”。 现在将每相临的前后三桌分成一小组，老师将发给每小组个实验盒。拿到实验盒后，大家先不要乱动里面的东西。（分发实验盒）
0912年中考物理试题分类整合 知识点63 导体、绝缘体、
知识点63：导体、绝缘体、半导体和超导体 2009年 3．（09北京市）下列用品中，通常情况下属于导体的是 A．玻璃棒 B.塑料尺 C.橡皮 D.铁钉 答案：D （09成都）．下列物体中，用到了半导体材料的是 A．智能机器狗 B．白炽灯泡 C．普通干电池 D．滑动变阻器 答案：A （09·湖北宜昌市）3．当温度降到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫超导体。下列物体可以用超导体来制作的是 A．家用保险丝 B．白炽灯泡的灯丝 C．电炉的电热丝 D．输电导线 答案：D (09·广西柳州)2.下列物体属于导体的是 A．木片 B．塑料尺 C．橡皮 D．细铜线 答案：D 2．（09·湖北仙桃等市）下列关于半导体、超导体的说法中，正确的是 A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，可制作二极管 B．半导体的导电性能良好，可制作远距离输电导线 C．超导体的导电性能最好，可制作电炉丝 D．超导体的电阻为零，没有实际用途 答案：A 4．（09·株洲）图1中标出了制成铅笔的几种材料，通常条件下属于导体的是 A．木材、橡皮 B．石墨、金属 C．木材、金属D．石墨、橡皮 答案：B 13. （09·来宾）下列生活用品中，通常情况下属于导体的是（） A．塑料筷子 B．金属勺 C.玻璃杯 D.陶瓷碗 答案：B 14. (09·河南)LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管。二极管由下列哪种材料制成 A.陶瓷材料 B.金属材料 C.半导体材料 D.超导材料 答案：C 6．（09·衡阳）当温度降到很低时，某些金属的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象．假
如所有导体都没有了电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是 A．白炽灯仍然能发光 B．电动机仍然能转动 C．电饭锅仍然能煮饭 D．取暖器仍然可以发热 1．（09·长春）下列物品通常情况下属于绝缘体的是（） A大头针 B．金属刀 C．铅笔芯 D．塑料尺 （09湖南娄底）．节能与环保在“两型”社会的建设中起着重要作用．在电厂发电、输送电力、贮存电力等方面若能采用超导材料，就能大大降低由于电阻引起的电能损耗．超导材料就是在温度很低时，电阻变为． 答案：0 (09广东)．就导电性能来说，金属的导电性能一般比非金属（选填“强或弱）；有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作。某些物质在温度极低时，电阻会变成零，这就是现象。 答案：强；半导体；超导 20. （09·大连）某些物质在温度很低时，电阻就变成了_____。这就是超导现象；硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力_______（填“强”或“弱”）。 27. （09·凉山州）在如图所示的实验装置中，玻璃球内的导线是分开的， 小磁针处于静止状态。当用酒精灯把玻璃球加热到红炽状态时，发现小磁针 发生了偏转，这说明在此条件下，玻璃变成了__________。玻璃球的温度升 高，内能增加是通过___________的方法实现的。 答案：导体热传递 2010年 （10·北京）3．下列用品中，通常情况下属于导体的是 A．橡胶手套 B．玻璃杯 C．塑料盆D．钢尺 (10·重庆)4.楠楠同学在中考备考中，准备有：①透明塑料笔袋②金属刀片③塑料三角板④铅笔芯⑤橡皮擦等物品。上述五种物品中，其中属于绝缘体的有（） A. ①③⑤ B.②④⑤ C.③④⑤ D. ①②④ （10·安徽）12．下面各组材料，均为导体的是【】 A．塑料和铁B．盐水和铜 C．铝和煤油 D．空气和石墨（10·成都）2．下列关于各种材料的说法正确的是 A．铝、橡胶、塑料都是很好的绝缘材料 B．超导体是一种电阻很大的材料 C．纳米材料可以大大提高材料的强度和硬度 D．用半导体材料可以制成性能优良的输电线 (10·广州)2．图1所示的电子体温计通过流过半导体制 成的感温头的电流来反映人的体温，这利用了半导体