导体半导体绝缘体
用能带论解释导体、半导体和绝缘体的导电性
用能带论解释导体、半导体和绝缘体的导电性一、导体的导电性能，在固定电场中，导体中自由电子的定向移动及导体的电导性质，称为导电性能。
二、半导体和绝缘体的导电性能。
由于在外加电场作用下载流子的运动会出现电导（也就是欧姆定律），而本身无电导性质。
所以把固定在不同电位下的导体称为半导体，半导体对电位非常敏感，电压越高，电导性能就越强。
而绝缘体则几乎不存在电导性能。
三、导体、半导体和绝缘体在一定温度下所具有的电阻率是其导电性能的外部表现。
它与导体、半导体和绝缘体的电导性质没有直接联系，故将这种温度改变时其电阻率发生改变的现象称为热敏性。
在半导体和绝缘体中载流子的移动速度很快，因此导体、半导体和绝缘体在常温下电阻率较低，但到了某一特定温度后，随着温度的升高，电阻率迅速增大，这种现象称为超导电性。
四、电流所形成的磁场，称为电流的磁场，用H表示，方向与电流的流动方向一致。
电流所产生的磁场与外电路的形状及电路参数有关。
外电路的形状对电流的磁场有影响，外电路面积越大，分布电容C越大，电流所形成的磁场就越强；外电路的电阻R越大，产生的电流的磁场也越弱。
如果电路中还有杂散电感和杂散电容的存在，则电流所形成的磁场还会随着这些因素的变化而变化。
一、导体的导电性能，在固定电场中，导体中自由电子的定向移动及导体的电导性质，称为导电性能。
二、半导体和绝缘体的导电性能。
由于在外加电场作用下载流子的运动会出现电导（也就是欧姆定律），而本身无电导性质。
所以把固定在不同电位下的导体称为半导体，半导体对电位非常敏感，电压越高，电导性能就越强。
而绝缘体则几乎不存在电导性能。
三、导体、半导体和绝缘体在一定温度下所具有的电阻率是其导电性能的外部表现。
它与导体、半导体和绝缘体的电导性质没有直接联系，故将这种温度改变时其电阻率发生改变的现象称为热敏性。
在半导体和绝缘体中载流子的移动速度很快，因此导体、半导体和绝缘体在常温下电阻率较低，但到了某一特定温度后，随着温度的升高，电阻率迅速增大，这种现象称为超导电性。
导体半导体和绝缘体的能带论解释
导体半导体和绝缘体的能带论解释篇一：嘿，朋友！你知道吗？在神奇的物理世界里，导体、半导体和绝缘体可有着超级有趣的秘密，而能带论就是解开这些秘密的关键钥匙！咱先来说说导体。
你想想看，导体就像是一条畅通无阻的高速公路，电子在上面能自由地奔跑，毫无阻碍。
为啥呢？因为导体的能带结构就决定了这一点！导体的价带和导带是部分重叠的，这意味着电子不需要额外的能量就能轻松地从价带跃迁到导带，然后欢快地流动起来，形成电流。
这难道不神奇吗？就好像你在游乐场里，不需要排队等待，直接就能坐上最刺激的过山车一样！再看看半导体，它就像是一个有点小脾气的家伙。
半导体的价带和导带之间有个能隙，不过这个能隙比较小。
这就像是有一道小门槛，电子要费点劲才能跨过去。
在常温下，只有一小部分电子有足够的能量跨越这个能隙，进入导带参与导电。
这是不是有点像一群小伙伴要翻过一个不太高的墙去探险，只有几个勇敢又有力气的能翻过去？而绝缘体呢，那简直就是一堵高高的围墙！绝缘体的能隙非常大，电子几乎没办法跨越这个巨大的鸿沟。
所以在一般情况下，电流在绝缘体中几乎无法通过，就好像你想翻过一座高耸入云的山峰，那几乎是不可能的事儿！有一次，我和几个物理爱好者朋友一起讨论这个话题。
小李就说：“这导体就像是个热情奔放的舞者，随时都能展现出灵动的舞姿。
”小王接着道：“那半导体岂不是个犹豫不决的孩子，有时候能勇敢地迈出一步，有时候又缩回去了。
”我笑着回应：“哈哈，那绝缘体就是个顽固的老头，把一切都拒之门外！”咱再深入想想，这导体、半导体和绝缘体的能带特性，在我们的日常生活中可有着大用处呢！比如半导体，它被广泛应用在各种电子设备里，像手机、电脑的芯片，不就是利用了半导体的特性嘛！所以啊，通过能带论来理解导体、半导体和绝缘体，就像是打开了一扇通往微观世界的神奇大门。
我们能更清楚地看到物质内部的奥秘，也能更好地利用这些特性来创造更美好的科技生活。
总之，导体、半导体和绝缘体的能带论解释让我们对物质的导电性能有了更深刻的认识，也为我们探索和利用材料的特性提供了有力的理论支持。
半导体的特性
一、本征半导体的导电特性1.导体、绝缘体和半导体自然界中的物质从其电结构和导电性能上区分，可分为导体、绝缘体和半导体。
如金、银、铜、铝、铁等金属材料很容易导电，我们称它们为导休。
导体的电阻率小于10-6cm。
如陶瓷、云母、塑料、橡胶等物质很难导电，我们称它们为绝缘体。
绝缘体的电阻率大于108cm。
有一类物质，如硅、锗、硒、硼及其一部分化合物等，它们的导电能力介于导体和绝缘体之间，故称之为半导体。
半导体的电阻率在10-6～108之间。
众所周知，导体具有良好的导电性，绝缘体具有良好的绝缘性，它们都是很好的电工材料。
我们用导体制成电线，用绝缘体来防止电的浪费和保障安全。
而半导体却在很长时间被人们所不齿，因为它的导电性能不好，绝缘性能又差。
然而它的不公正待遇随着人们对它所产生的愈来愈浓厚的兴趣消失了，它终于登上了大雅之堂！这是为什么呢？这是因为它具有一些可以被人们所利用的奇妙特性。
半导体在不同情况下，导电能力会有很大差别，有时犹如导体。
在什么情况下呢？①掺杂：在纯净的半导体中适当地掺入极微量（百万分之一）的杂质，就可以引起其导电能力成百万倍的增加。
②温度：当温度稍有变化，半导体的导电能力就会有显著变化。
如温度稍有增高，半导体的电阻率就会显著减小。
同理光照也会影响半导体的导电能力。
2.本征半导体的原子结构本征半导体——非常纯净且原子排列整齐的半导体。
（纯度约为99.999999999%。
即杂质含量为10的9次方分之一。
）硅原子一14个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在三层电子轨道上。
锗原子一32个带负电的电子围绕带正电的原子核运动，并按一定的规律分布在四层电子轨道上。
由于原子核带正电与电子电量相等，正常情况下原子呈中性。
由于内层电子受核的束缚较大，很少有离开运动轨道的可能。
所以它们和原子核一起组成惯性核。
外层电子受原子核的束缚较小。
叫做价电子。
硅、锗都有四个价电子，故都是四价元素，其简化图见电子课件。
导体、半导体和绝缘体
导体、半导体和绝缘体概述在物理学中，根据不同的导电性质，物质可以被分为三类：导体、半导体和绝缘体。
导体的电导率较高，可以轻易地传导电流，如铜、铝等金属；半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，可以通过添加杂质等方法改变其导电性能，如硅、锗等；而绝缘体的电导率非常低，电流不能在其内部传播，如玻璃、陶瓷等。
导体物理特性导体是一种材料，能够轻松地传导电子。
这种传导过程涉及到电子的自由移动。
在导体中，电子不受束缚，被电场作用下移动自如。
这样的电子被称为自由电子。
这些自由电子随时可以离开原子，进入导体中的其他位置，并与其他自由电子碰撞，形成导电电流。
根据欧姆定律，电流强度与两端电压成正比。
就是说，电流强度增加，导体中的自由电子数量也会增加。
如果将较大的电压施加在导体上，就会增加存储在导体中的自由电子数量，进而导致电流的增加。
应用导体的导电性质使它成为许多电子应用的理想材料。
这种材料最广泛的应用是在导线和电线的制造中。
导体材料还可以用于制造电路板、集成电路、变压器等。
导体材料的进一步发展和应用为电子技术开创了更加广阔的领域。
半导体物理特性半导体材料的电导率介于导体和绝缘体之间。
在半导体材料中，电子位于能级中，分布在两侧霍尔展区的堆积能带中。
在去霍尔展区，则是禁带区。
通常情况下，半导体材料的禁带宽度远小于绝缘体材料。
半导体的本征杂质往往增加了其中的自由电子或空穴的数量。
通过加热材料，我们可以激发半导体中的电子，使之跳过禁带，并像导体中的电子一样形成电流。
在半导体中添加不同种类、不同浓度的杂质，则可以控制其电导率和其他性质。
应用半导体材料的应用很广泛，例如晶体管、太阳能电池、场效应晶体管等。
半导体在计算机技术中也扮演着重要角色，例如应用于微处理器、光学学技术等。
半导体技术用于制造现代耳机、随身听等设备。
绝缘体物理特性绝缘体的最大特点是其电导率极低，等几乎可认为不导电。
它也被称为非导体，不具有自由电子。
在绝缘体中，电子位于原子和分子中，分布在不同的能级，形成气体状态的电子云。
导体半导体与绝缘体
一、能带的填充类型
能带中的量子态
完全被占据时 满带 最高的满带 称价带
部分被占据时
完全不被占据而为空时
不满带或 空带 未满带 最低的空带或未满 带称导带
17
5画图说明导体、半导体和绝缘体能 带结构的基本特征
• 解：在导体中，除去完全充满的一系列能带外，还有只是 部分地被电子填充的能带，后者可以起导电作用，称为导 带。 • 在半导体中，由于能量最高的满带与上面的空带没有重叠, 但禁带宽度Eg小,存在一定的杂质，或由于热激发使导带 中存有少数电子，或满带中缺了少数电子，从而导致一定 的导电性。 • 在绝缘体中，电子恰好填满了最低的一系列能带，再高的 各带全部都是空的，所有被电子填充的能带都是满带，能 量最高的满带与上面的空带没有重叠,禁带宽度Eg较宽 ~ 3 eV 以上.由于满带不产生电流，所以尽管存在很多 电子，并不导电。
电子的能带填充情况就可以判断晶体 的导电性。
7
• [1] 能量最高的满带与最低的空带有重叠， 结果两个能带都不满，晶体仍是导体。 • [2] 能量最高的满带与最低的空带没有重 叠，被禁带分开，这种晶体是绝缘体或半 导体。
8
• 导体，在外电场的作用下，大量共有化电子很易 获得能量，集体定向流动形成电流。 • 绝缘体：在外电场的作用下，共有化电子很难接 受外电场的能量，所以形不成电流。从能级图上 来看，是因为满带与空带之间有一个较宽的禁带 （Eg 约3～6 eV），共有化电子很难从低能级 （满带）跃迁到高能级（空带）上去。 • 半导体：的能带结构,满带与空带之间也是禁带， 但是禁带很窄（E g 约3 eV以下 )。
12
电阻率
金属
金属电阻率随T上升而增大
半导体 半导体的电阻率即温度上升而下降
导体绝缘体半导体
光探测器利用半导体的光电效应检测光信号，广泛应用于 光纤通信、光传感等领域。
半导体材料的应用
硅材料
硅是最常用的半导体材料，具有 优良的物理和化学性质，在集成 电路、太阳能电池等领域有广泛 应用。
化合物半导体
化合物半导体如砷化镓、磷化铟 等具有更高的电子迁移率和光学 性能，在高速、高频电子器件和 光电子器件中有广泛应用。
绝缘体的原子或分子的电子结 构使其不易受到外部电场的影 响，因此其导电性能较差。
绝缘体的原子或分子的电子结 构使其不易受到外部磁场的影 响，因此其磁导率较低。
常见绝缘体材料
玻璃
玻璃是一种常见的绝缘体材料， 常用于制造绝缘器皿和绝缘材料。
塑料
塑料也是一种常见的绝缘体材料， 常用于制造电线绝缘层和电子设备 外壳。
电解质溶液
如食盐水、酸碱溶液等，也是良好的 导体。
02
绝缘体
定义
绝缘体：指在一定条件下，不导 电的物质。
绝缘体在极端的温度和压力下， 或受到某些外界因素影响时，其
导电性能可能会发生变化。
绝缘体通常具有较高的电阻，阻 止电流通过。
特性
绝缘体的电子结构使其不易失 去或获得电子，因此其导电性 能较差。
导体绝缘体半导体
目录
• 导体 • 绝缘体 • 半导体 • 导体的应用 • 绝缘体的应用 • 半导体的应用
01
导体
定义
01
导体是指能够让电流通过的物质 。在电场的作用下，导体内的自 由电子会向电场的反方向移动， 形成电流。
02
金属是最常见的导体，因为金属 内部的自由电子较多，容易形成 电流。
特性
半导体的应用
电子器件
01
半导体材料是制造电子器件的基础，如晶体管、集成电路、太
半导体基础知识
生20%波动时，负载电压基本不变。
求：电阻R和输入电压 ui 的正常值。
解：令输入电压达到上限时，流过稳压管的电
流为Izmax 。
i
I zmax
U ZW RL
25mA
1.2ui iR U zW 25R 10
——方程1
(1-37)
令输入电压降到下限 时，流过稳压管的电 流为Izmin 。
i
iL
+4
+4
+4
+4
共价键有很强的结合力，使原子规 则排列，形成晶体。
共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为 束缚电子，常温下束缚电子很难脱离共价键成为自 由电子，因此本征半导体中的自由电子很少，所以 本征半导体的导电能力很弱。
(1-8)
二、本征半导体的导电机理 1.载流子、自由电子和空穴
在绝对0度（T=0K）和没有外界激发时,价 电子完全被共价键束缚着，本征半导体中没有 可以运动的带电粒子（即载流子），它的导电 能力为 0，相当于绝缘体。
R
ui
DZ
iZRL uo
i
I
zm in
U ZW RL
10mA
0.8ui iR U zW 10R 10
——方程2
联立方程1、2，可解得：
ui 18.75V, R 0.5k
(1-38)
1.3.2 光电二极管
反向电流随光照强度的增加而上升。
I U
照度增加
(1-39)
1.3.3 发光二极管
有正向电流流过 时，发出一定波长 范围的光，目前的 发光管可以发出从 红外到可见波段的 光，它的电特性与 一般二极管类似。
注意:
1、空间电荷区中没有载流子。
常见的三种导电方式
常见的三种导电方式
物质按导电类型可以分为导体,半导体和绝缘体三种。
使物体带电一共有三种方式，即摩擦起电、接触起电、感应起电．无论哪种方式，都是电荷的得失或者转移。
接触起电、摩擦起电是电荷从一个物体转移到另一个物体，而使物体带电．感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，而使物体带电。
在自然界中把物质按照导电的能力分为导体、半导体、绝缘体这三种。
1、材料内部自由电子的含量不同。
在没有被高电压击穿的情况下，良好绝缘体几乎没有自由电子，而导体有大量的自由电子，半导体介于二者之间。
2、用途不同。
导体用来作导电的材料，绝缘体用来隔离带电体。
而半导体的用途就很广泛且不同，比如用来制作晶体管、集成电路、热敏电阻、光敏电阻等等。
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导体半导体绝缘体
导体半导体绝缘体
在物理学和电子工程领域，导体、半导体和绝缘体是极为重要的概念。
它们被广泛应用在现代电子设备和电路中，具有不可替代的作用。
下
面我们将按照类别分别介绍它们的特性和应用。
导体
导体是一种材料，其电子云具有非常松散的结构，并且容易让电子流动。
金属是一种常见的导体，因为它们具有很多自由电子。
这些自由
电子可以在金属内部自由移动，并且能够构成一个电流。
因此，导体
通常具有很低的电阻和很好的电导率，是电路中非常重要的元素之一。
导体在电路中通常用于传输电能和信号，包括铜线、铝线、导线和金
属管等。
在电子器件中，导体的特性使得电路的设计更加灵活和多样化，使得电路达到更好的性能和可靠性。
半导体
半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
它的电导率介于常规导
体和绝缘体之间，但通过控制半导体材料的化学成分，可以对其电导
率进行调控。
半导体背后的原理是空穴和电子的行为模式，这些行为
模式控制了电传导性能。
半导体用于半导体器件，如晶体管、二极管、集成电路和太阳能电池等。
半导体材料的选择和优化非常关键，它可以使得电路半导体元器件具有良好的性能和可靠性，也可以支持新的功能和应用。
绝缘体
绝缘体是一种电阻非常高的材料，它几乎不会让电流通过。
绝缘体由于具有很高的电阻和不良的电导率，因此在电路中通常用于隔离电路或存储电荷。
常见的绝缘体材料包括玻璃、陶瓷和塑料等。
在电子学中，绝缘体的应用非常广泛。
电路板通常使用绝缘材料隔绝电路中的不同部分，以避免电路中的电流干扰或短路。
绝缘材料也可以用于电池和电容器等电子元件中，以防止电荷流失和损坏。
总结
导体、半导体和绝缘体是电子学和物理学中不可或缺的概念。
它们各有特点和应用领域，对于电子器件或电路的性能和可靠性都具有重大影响。
对于学习电子学和掌握电子器件的基本原理非常重要。