导体和半导体的导电原理有什么区别?

导体和半导体的导电原理有什么区别?,第1张

一:经典自由电子理论

金属电子被束缚能较低,可以在金属中自由移动.所以加了电压就可以导电. 而导体是以共价键形式存在,原子核对最外层电子的束缚较强,所以电子不可以随意移动.但是由于半导体是体材料,所以有好多的原子就在一起,那么他们的电子壳层就交叠在一起了.如图,那么电子就可以在这些交叠的轨道上运动了,于是也可以导电.

二:量子自由电子理论

这其实半导体和金属都是运用薛定谔的方程,再根据边界条件的值求解能量表达.他们的共同点是大都在纳米量级下才能观察到能量的量子化效应.比方说,普通金属在体材料即大块的时刻,有良好的导电导热性能,但是在纳米颗粒情况下就会绝缘.半导体的量子化可以有量子阱,量子线,量子点等.这些情况下其能级发生分离,不再是连续的.

三:能带理论

这也是区别半导体和金属的比较易理解的方式.首先晶体中电子的分布要满足一定的波函数,而波函数也随这晶格周期性的变化.最终得到电子的分布空间是一些带.带和带之间时禁带,即不能存在电子.晶体能够导电是其中的电子在外电场的作用下做定向运动.电子在外电场下做加速运动,于是电子的能量就发生改变.从而电子从能量较低的带跃迁到高的带.半导体,就是能量较低的带里全部填充电子,能量高的带没有电子,因为满所以就好比大家在一起挤着不能动,那么就没有电流.但是有了外力,电子就跃迁,满的地方就空出位置,从而让旁边的电子移动,从而形成电流.金属的较高地方也有电子那么较高的能带上就有电子有空位(空穴),所以何时都能导电.

一、概念不同1、导体导体(conductor)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。2、半导体半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。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。二、分类不同1、导体1)第一类导体金属是最常见的一类导体。金属中的原子核和内层电子构成原子实,规则地排列成点阵,而外层的价电子容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子,它们构成导电的载流子。2)第二类导体 电解质的溶液或称为电解液的熔融电解质也是导体,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。3)其他导电介质电的绝缘体又称为电介质。它们的电阻率极高,比金属的电阻率大1014倍以上。绝缘体在某些外界条件(如加热、加高压等)影响下,会被“击穿”,而转化为导体。绝缘体或电介质的主要电学性质反映在电导、极化、损耗和击穿等过程中。2、半导体 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。三、特性不同1、导体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。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。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。2、半导体半导体五大特性∶掺杂性,热敏性,光敏性,负电阻率温度特性,整流特性。1)在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素,导电性能具有可控性。2)在光照和热辐射条件下,其导电性有明显的变化。


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