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。半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。

从能带结构来看,导体能带是从0,即导体能带是从乳沟最低处向上发展,比如超导因为没有电压降,能带处于乳沟最低的0带上。随着导体阻值,向半导体迈进,会使阻值与电源内阻看齐,即此时能带达到乳沟最高端。而半导体阻值不断变大,就会与导体向半导体迈进的能带方向相反,不得不逐渐滑落到乳沟另一端的最低0能带上,比如理想的绝缘体。如果把理想导体与理想绝缘体之间不同阻值的能带连接起来,就类似一个乳房的外型,其中最高峰就是半导体的能带。

按固体能带理论,物质的核外电子有不同的能量。根据核外电子能级的不同,把它们的能级划分为三种能带:导带、禁带和价带(满带)。在禁带里,是不允许有电子存在的。禁带把导带和价带分开,对于导体,它的大量电子处于导带,能自由移动。在电场作用下,成为载流子。因此,导体载流子的浓度很大。对绝缘体和半导体,它的电子大多数都处于价带,不能自由移动。但在热、光等外界因素的作用下,可以使少量价带中的电子越过禁带,跃迁到导带上去成为载流子。绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。半导体的禁带很窄,(一般低于3eV),绝缘体的禁带宽一些,电子的跃迁困难得多。因此,绝缘体的载流子的浓度很小。导电性能很弱。实际绝缘体里,导带里的电子不是没有,并且总有一些电子会从价带跃迁到导带,但数量极少。所以,在一般情况下,可以忽略在外场作用下它们移动所形成的电流。


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