公基：生活中常见的导体、半导体和绝缘体

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，我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。

三、导体和绝缘体的关系

绝缘体和导体不是绝对的，二者之间没有不可逾越的鸿沟。二者的区分主要是内部能自由移动的电荷的数量，然而也跟外部条件(如电压、温度等)有关。在常温下绝缘的物体，当温度升高到相当的程度，由于可自由移动的电荷数量的增加，会转化成导体。

考点3：生活中常见的半导体

一、什么是半导体

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。

二、生活中常见的半导体及应用

无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

考点4：20世纪的新四大发明

20世纪的“新四大发明”——原子能、半导体、计算机、激光器，彻底改写了世界科技发展的历史。

试题练习：

下列科技领域的重大进展，不属于20世纪“新四大发明”的是( )。

A. 1906年圣诞前夜，雷吉纳德•菲森登在美国马萨诸塞州采用外差法实现了历史上首次无线电广播

B. 1946年，世界上第一台电子数字积分计算机——埃尼克在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院诞生

C. 1954年，莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行，标志着人类和平利用原子能时代的到来

D. 1978年，利用半导体材料研制成的超大规模集成电路，集成度达10万以上，电子技术进入微电子时代

【答案】A

【解析】20世纪“新四大发明”是指：原子能、计算机、半导体、激光器。不包括无线电，故答案为A。

1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等

2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等

3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。 半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。

半导体特点：

1) 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此类。

2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此类。

2.1.2 本征半导体

1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。

硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图：

外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的 。

外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的 。

2.本征半导体的共价键结构

本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示：

硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图

3.共价键

共价键上的两个电子是由相邻原子各用一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的电子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导电。只有在激发下，本征半导体才能导电

1.其实你的问题是因为概念的混淆。

当电子移动时，留下的空状态可以被看成假想的粒子，这些空状态被叫做空穴。由以上空穴的定义可以看到，空穴其实是假想的与电子相对应的一种粒子。而磷原子在N型半导体中形成正离子的原因是其5个价电子只有4个与Si或Ge成键，剩余的一个则以电子的形式放出，所以该磷并不是假想的，而是实际存在的。所以我们说它形成了正离子而不是空穴。

2.对。

但是在这里我有个疑问：你为什么没有问“实质是不是就是N区的电子向P区移动，P区的空穴向N区移动”呢？

当弄清楚第一个问题后，答案很简单，空穴是假想的，是电子移动的结果。

3.空间电荷区实际上是一个载流子不断复合的动态平衡的区域。也就是载流子复合一直存在于其中，但是多子的扩散与少子的漂移动态平衡，宏观上看来，是一个稳定的区域。明白了这个，你的疑问也许就会消除了。

以上个人看法，希望指点！

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