半导体和金属导体的导电机理有什么不同?

半导体和金属导体的导电机理有什么不同?,第1张

半导体和金属导体的导电机理的不同有:半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子,使半导体导电;金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流,使金属能够导电。

离子晶体不导电,熔化或溶于水后能导电。离子晶体中,离子键较强,离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此离子晶体不导电。离子化合物溶于水时,阴、阳离子受到水分子的作用后变成了自由移动的离子(或水合离子),在外界电场作用下,阴、阳离子定向移动而导电。

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. 而半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.

导体或半导体导电原理一样

都是靠原子内部的电子运行轨迹的缝隙导电。这个缝隙的大小

多少决定物质的导电性是否好。也就是说物质是否导电取决与原子外的电子环绕路线。原子核对电子吸引力的大小。而外界环境的改变对于物质的导电性的影响则不一样,对于大多数导体温度升高则导电性下降,对与半导体,或一些绝缘体则导电性上升。


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