铬为什么导电性不强?

铬为什么导电性不强?,第1张

在金属晶体中,金属原子靠得很近,可以通过原子轨道组合成分子轨道,以使能量降低。一块金属包含数目极多的原子,这些原子的原子轨道可组成极多的分子轨道。例如,1g钠中约有3×1022个原子,每个钠子原子用3s轨道组合,可得到约3×1022个分子轨道(其中一半为成键轨道,一半为反键轨道)。这是一个巨大的数目。因此各相邻分子轨道间的能级应非常接近。它们实际上连成一片,构成了一个具有一定能量界限(即一定宽度)的能带。能带的下半部充满电子,上半部则空着。这就是金属钠结构的能带模型。

金属晶体可以有不同的能带。已充满电子的能带,叫做满带,其中电子无法自由流动、跃迁。在此之上,能量较高的能带,可以是部分充填电子或全空的能带,叫做空带,空带获得电子后可以参与导电过程故又称为导带。金属中或由于其价电子能带是半满的(如金属纳),或价电子能带虽满,但与上面的一个空带部分重叠,等于形成了一个半满的导带[如金属镁中3s能带与3p能带的部分重叠]。导带中的电子在外电场作用下,可在整个晶体范围内运动而形成电流。因此,金属是电、热的良导体。

半导体和绝缘体中,满带与导带之间还隔有一段空隙,被称为禁带或禁区。禁带的宽度随物质的不同而有区别。禁带较窄时,电子容易获得能量从满带越过禁带而跃入导带。如果禁带较宽,这种跃迁就很困难。半导体的禁带能量宽度小于4.8×10-19J(3eV),而绝缘体的能带宽度通常大于8.0×10-19J(5eV)

绝缘体不能导电。因为它们的电子都在满带中,而禁带又太宽,使满带中电子即使获得能量也无法跃进,进不了禁带,又跃不过去,其结果是无电流通过。

可能由于Cr是半满结构,电子跃迁相对较难吧

半导体:常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。主要材料:元素半导体:锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体:包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。技术科研领域:(1)集成电路它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。(2)微波器件半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。(3)光电子器件半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。

半导体主要具有三大特性:

1.热敏特性

半导体的电阻率随温度变化会发生明显地改变。例如纯锗,湿度每升高10度,它的电阻率就要减小到原来的1/2。温度的细微变化,能从半导体电阻率的明显变化上反映出来。利用半导体的热敏特性,可以制作感温元件——热敏电阻,用于温度测量和控制系统中。

值得注意的是,各种半导体器件都因存在着热敏特性,在环境温度变化时影响其工作的稳定性。

2.光敏特性

半导体的电阻率对光的变化十分敏感。有光照时、电阻率很小;无光照时,电阻率很大。例如,常用的硫化镉光敏电阻,在没有光照时,电阻高达几十兆欧姆,受到光照时。电阻一下子降到几十千欧姆,电阻值改变了上千倍。利用半导体的光敏特性,制作出多种类型的光电器件,如光电二极管、光电三极管及硅光电池等。广泛应用在自动控制和无线电技术中。

3.掺杂特性

在纯净的半导体中,掺人极微量的杂质元素,就会使它的电阻率发生极大的变化。例如。在纯硅中掺人。百万分之—的硼元素,其电阻率就会从214000Ω·cm一下于减小到0.4Ω·cm,也就是硅的导电能为提高了50多万倍。人们正是通过掺入某些特定的杂质元素,人为地精确地控制半导体的导电能力,制造成不同类型的半导体器件。可以毫不夸张地说,几乎所有的半导体器件,都是用掺有特定杂质的半导体材料制成的。

扩展资料

1、半导体的组成部分

半导体的主要由硅(Si)或锗(Ge)等材料制成,半导体的导电性能是由其原子结构决定的。

2、半导体分类

(1)半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化镓、磷化镓等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

(2)按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。

此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,但还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

3、半导体的作用与价值

目前广泛应用的半导体材料有锗、硅、硒、砷化镓、磷化镓、锑化铟等。其中以锗、硅材料的生产技术较成熟,用的也较多。

用半导体材料制成的部件、集成电路等是电子工业的重要基础产品,在电子技术的各个方面已大量使用。半导体材料、器件、集成电路的生产和科研已成为电子工业的重要组成部分。在新产品研制及新技术发展方面,比较重要的领域有:

(1)集成电路 它是半导体技术发展中最活跃的一个领域,已发展到大规模集成的阶段。在几平方毫米的硅片上能制作几万只晶体管,可在一片硅片上制成一台微信息处理器,或完成其它较复杂的电路功能。集成电路的发展方向是实现更高的集成度和微功耗,并使信息处理速度达到微微秒级。

(2)微波器件 半导体微波器件包括接收、控制和发射器件等。毫米波段以下的接收器件已广泛使用。在厘米波段,发射器件的功率已达到数瓦,人们正在通过研制新器件、发展新技术来获得更大的输出功率。

(3)光电子器件 半导体发光、摄象器件和激光器件的发展使光电子器件成为一个重要的领域。它们的应用范围主要是:光通信、数码显示、图象接收、光集成等。


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