导体和半导体区别是什么?

导体和半导体区别是什么?,第1张

导体和半导体区别是:

通俗的说:金属作为导体是没有禁带这一说的,电子可以随意的在其中传输。但半导体不同,本身有一个势垒,电子必须要吸收能量后才能在其中传输。金属是说它是一种半导体,但势垒很小,电子很容易就可以被激发。

打个不恰当的比方,想象电子是个球,往前运动。金属就是一个平地,半导体是个高台,绝缘体是这个高台顶天了,半金属是这个高台只有薄薄的一层。二者的区别还是来自于能带结构的不同。根据能带理论

根据价带与导带之间的间隔从窄到宽,固体可以依次分为金属、半金属、半导体和绝缘体。对于半导体和绝缘体,导带和价带之间的间隔相对较大,使得费米能级附近电子的态密度等于零,称为带隙。先说半导体。

这个概念没什么疑议,即价带和导带之间存在带隙,一般在1~3eV,通过热激发或者施加外电场可以使电子从价带跃迁至导带。半金属,在英文中对应两个侧重点不同的词,semimetal和half-metal。

半金属(semimetal)是指价带和导带之间相隔很窄的材料。由于导带和价带之间的间隔十分小,使得费米能级附近电子的态密度接近于零。半金属(half-metal)是指对于自旋为某一方向的电子表现为导体。

但是对于自旋为另一方向的电子表现为半导体或绝缘体的材料。所有半金属都是铁磁性或亚铁磁性的,但是大多数铁磁性或亚铁磁性的材料都不是半金属。许多已知的半金属都属于氧化物、硫化物或赫斯勒合金。

有人建议把half-metal翻译成“半极性金属”(或“半极金属”)以示与semimetal的区别,但文献中大多依旧两种都称作半金属。传张能带图,有助于理解。

半金属元素性质介于金属和非金属之间的元素。半金属元素在元素周期表中处于金属向非金属过渡位置,通常包括硼、硅、砷、碲、硒、钋和砹,锗、锑也可归入半金属。若沿元素周期表ⅢA族的硼和铝之间到 ⅤA 族的碲和钋之间画一锯齿形斜线,则贴近这条斜线的元素(除铝外)都是半金属。半金属性脆,呈金属光泽,负电性在1.8~2.4之间,大于金属,小于非金属。半金属与非金属作用时常作为电子给予体,而与金属作用时常作为电子接受体。其氧化物与水作用生成弱酸性或弱碱性的溶液。

半金属大多是半导体,具有导电性,电阻率介于金属(10-5欧姆·厘米以下)和非金属(1010欧姆·厘米以上)之间,导电性对温度的依从关系通常与金属相反,如果加热半金属,其电导率随温度的升高而上升。半金属大都具有多种不同物理、化学性质的同素异形体,广泛用作半导体材料。

半金属能带的特点,是它的导带与价带之间有一小部分重叠。不需要热激发,价带顶部的电子会流入能量较低的导带底部。因此在绝对零度时,导带中就已有一定的电子浓度,价带中也有相等的空穴浓度。这是半金属与半导体的根本区别。但因重叠较小,它和典型的金属也有所区别。

除上述元素外,化合物也可以是半金属,如 Mg2Pb。另有一些化合物,如HgTe、HgSe等禁带宽度等于零,有时称作零禁带半导体,实质上也是半金属。


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