马西森定则讨论导体绝缘体与半导体的划分

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(3) 能带理论：
晶体中电子能级间隙很小，能级分布是准连续的，或 称能带；金属中由离子产生的势场是不均匀的，而且是呈 周期性变化的。
同样：金属中的价电子是公有化，能量是量子化 不同：金属中由离子所造成的势场是成周期性变化的 价电子在金属中的运动要受到周期场的作用 结果导致：不同能量状态分布的能带发生分裂，即有某 些能态是电子不能取值的
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(2)量子自由电子理论
粒子的观点： E-K曲线表示自由电子的能量与速度(或动量)之间的关系
波动的观点： E-K曲线表示电子的能量和波数之间的关系。 电子的波数越大，则能量越高
没有加外加电场，自 由电子沿正、反方向 运动的电子数量相同，
没有电流产生
外加电场作用下，正向 移动电子能量降低；反 向运动的电子能量升高， 使金属导电；即不是所 有自由电子参与导电， 仅高能态电子参与导电
电子气
离子构成了晶格点阵，形成一个均匀电场
价电子是完全自由的（自由电子弥散）
遵循经典力学气体分子的运动规律：
无E
有E
正离子 自由电子
自由电子沿各个方向运动几率相同 Material Performan不ces产生电流
自由电子加速运动形成电流 自由电子S与han正gh离ai 子Ins碰titu撞te 形of T成ec电hno阻logy
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来自百度文库第八章 电学性能
第一节 导电性 第二节 介电性 第三节 热电性 第四节 压电性 第五节 热释电性 第六节 铁电性
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第一节 导电性能 一、导电性表征
1 导电
当在材料的两端施加电压时，材料中有电流流过
4 σ电导率 愈大，材料导电性能就越好
单位：S/m (西/米)
1
5 材料分类
导体
半导体 绝缘体
Ω·m
10-5
109
导电能力相差很大，决定于材料的结构与导电本质
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二 、导电机理
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论
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二 、导电机理
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论
其中：
金属的导电性取决于自由 电子的数量、平均自由程
和平均运动速度
l：电子两次碰撞之间运动的平均距离(自由程)
v ：电子平均运动速度
n：单位体积内的自由电子数
m：电子质量
e：电子电荷
t ：两次碰撞之间的平均时间
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二 、导电机理
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论
经典电子理论的缺点： ➢自由电子数越多导电性越好：二、三价金属比一价金 属自由电子数多，但导电性差； ➢不能解释电阻率与温度间的定量关系； ➢不能解释超导现象。
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为常数 关系曲线为抛物线 自M一a由动te价r电能ial金子PeKE8r属fho22mr122mmE8an2hce228sm为 波12h22数常mmK频数2 率2 ，它E8表hK征22关m金系属K曲中2线一KE8自为h2由2常KE8价m12抛2h电m数金物22m子1222线属具mE8为 波有中h222数常m的，KK频 数能28自率为波量h，2由2状数常m它态E电K频数表S2K子h征率a关n动金g系，属 h能曲a它中iE线：In自表为st由Ki抛t征u电t关物e子金线o系具f 属T有e曲c中的h线n能o自lo为量g由y状抛态电物子线
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二、导电SIT机
二、导
量子自由电子理论：价电子却按量子化规律
(2)量原价子子电自的子同由按内电的层量子电子能理子化级论具保。持有着不单同二的个同量、原能的导子子级能电自时级机由的。理电能子量理状论态二：、价导电电子机却理按量
其中， 电子质量； 电同量的子子能自具级由有。电mh波子 理粒论hp二：象价电性子．却同量运按的子量能动自 子级m由h着化。电的规子hp律电理具论子有：作不价同为电的子物能m却质量按状波量态其子：，化中即规，具律有m具电不有不子
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(3) 能带理论： 能带发生分裂，即有某些能态是电子不能取值的
能隙，禁带 能隙，禁带
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允带
允带 允带
允
带
E2
和 禁
普朗克常数。 波长：
频率：
2
h 2h m p
2m
2m
2p h
h h
2h其 普p 中 朗， 克2m常一电2mh数2价子m。hp质2金2量hmp属；中2电hp，子速自度其 普由；中 朗p电， 克电m常子子电数动子动普。量质能朗；量h：；克常电子数速
一价一金属价中，金自属由电中子动，能：自 由h 电h 子动能：
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(2)量子自由电子理论
此外：实际情况中，金属内部存在缺陷和杂质。 缺陷和杂质产生的静态点阵畸变和热振动引起的动态点阵 畸变，对电磁波造成散射，形成电阻
电导率 电阻率
nef e2 t nef e2
2m 2mp
2m 1 2m p
nef e2 t nef e2
ne单f 位体积内参与导电电子数， 称为有效自由电子数；
t两次反射之间的平均时间；
p单位时间内散射的次数，称为
散射几率。
解释了金属导电本质 但是离子所产生的势场是均匀的，与实际情况相悖。
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2 R电阻
欧姆定律
I U R
与材料的性质有关，还与材料的长度及截面积有关
单位：Ω(欧)
R L
S
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一、导电性表征
3 ρ电阻率 只与材料本性有关，而与导体的几何尺寸无关 评定导电性的基本参数 单位：Ω·m(欧·米)