导体、半导体和绝缘体(精)
涨知识了第2讲-金属、半导体、绝缘体
涨知识啦2—导体、半导体和绝缘体
自“涨知识啦”第一讲发布之后，引起了很大的反响，有网友在后台留言说对半导体材料概念不太清楚，不知如何区分，因此，本周小赛将向大家讲解导体、半导体和绝缘体的概念与区别。
固体根据导电性可划分为导体、半导体和绝缘体，其划分和其能带电子填充情况有关。
在形成固体材料前，孤立原子外围电子受原子核势场的影响，在原子能级上规律排布，形成电子轨道。
当原子逐渐靠近形成固体时，原子间电子轨道逐渐交叠，单个电子能级将被分裂成多个电子能级形成能带，原子间距离越近，能级分裂越严重。
从示意图中可以看到，分裂后的能带对应于不同的电子轨道，原子内层电子轨道对应能量低的能带，电子首先填满能量低的能级，被电子填满的能带称为满带或价带，无电子填充的能带称为空带或导带，价带与导带之间无能级分布区域称为禁带。
下图为热力学温度为零时三种材料能带示意图。
绝缘体与半导体形成的能带结构相似，下面是被电子占满的价带，上方是未被电子占据的导带。
当外界温度升高或有光照射时，价带顶的少量电子将会吸收能量越过禁带被激发到无电子占据的空带，导带底部将会有少量电子存在，价带顶同时也留下了电子空位，此时在外加电场下，导带中的电子和价带中的电子空位将同时参与导电，这些价带中的电子空位被称为空穴。
半导体和绝缘体的主要区别是禁带宽度，绝缘体的禁带宽度较大，在一般条件下，能够被激发到导带的电子很少，导电性很差。
而金属能带中价电子占据部分能级，为半满带，因此金属具有较好的导电性能。
（资料来源：半导体物理，刘恩科著）。
导体、半导体和绝缘体
导体、半导体和绝缘体概述在物理学中，根据不同的导电性质，物质可以被分为三类：导体、半导体和绝缘体。
导体的电导率较高，可以轻易地传导电流，如铜、铝等金属；半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，可以通过添加杂质等方法改变其导电性能，如硅、锗等；而绝缘体的电导率非常低，电流不能在其内部传播，如玻璃、陶瓷等。
导体物理特性导体是一种材料，能够轻松地传导电子。
这种传导过程涉及到电子的自由移动。
在导体中，电子不受束缚，被电场作用下移动自如。
这样的电子被称为自由电子。
这些自由电子随时可以离开原子，进入导体中的其他位置，并与其他自由电子碰撞，形成导电电流。
根据欧姆定律，电流强度与两端电压成正比。
就是说，电流强度增加，导体中的自由电子数量也会增加。
如果将较大的电压施加在导体上，就会增加存储在导体中的自由电子数量，进而导致电流的增加。
应用导体的导电性质使它成为许多电子应用的理想材料。
这种材料最广泛的应用是在导线和电线的制造中。
导体材料还可以用于制造电路板、集成电路、变压器等。
导体材料的进一步发展和应用为电子技术开创了更加广阔的领域。
半导体物理特性半导体材料的电导率介于导体和绝缘体之间。
在半导体材料中，电子位于能级中，分布在两侧霍尔展区的堆积能带中。
在去霍尔展区，则是禁带区。
通常情况下，半导体材料的禁带宽度远小于绝缘体材料。
半导体的本征杂质往往增加了其中的自由电子或空穴的数量。
通过加热材料，我们可以激发半导体中的电子，使之跳过禁带，并像导体中的电子一样形成电流。
在半导体中添加不同种类、不同浓度的杂质，则可以控制其电导率和其他性质。
应用半导体材料的应用很广泛，例如晶体管、太阳能电池、场效应晶体管等。
半导体在计算机技术中也扮演着重要角色，例如应用于微处理器、光学学技术等。
半导体技术用于制造现代耳机、随身听等设备。
绝缘体物理特性绝缘体的最大特点是其电导率极低，等几乎可认为不导电。
它也被称为非导体，不具有自由电子。
在绝缘体中，电子位于原子和分子中，分布在不同的能级，形成气体状态的电子云。
导体绝缘体半导体
光探测器利用半导体的光电效应检测光信号，广泛应用于 光纤通信、光传感等领域。
半导体材料的应用
硅材料
硅是最常用的半导体材料，具有 优良的物理和化学性质，在集成 电路、太阳能电池等领域有广泛 应用。
化合物半导体
化合物半导体如砷化镓、磷化铟 等具有更高的电子迁移率和光学 性能，在高速、高频电子器件和 光电子器件中有广泛应用。
绝缘体的原子或分子的电子结 构使其不易受到外部电场的影 响，因此其导电性能较差。
绝缘体的原子或分子的电子结 构使其不易受到外部磁场的影 响，因此其磁导率较低。
常见绝缘体材料
玻璃
玻璃是一种常见的绝缘体材料， 常用于制造绝缘器皿和绝缘材料。
塑料
塑料也是一种常见的绝缘体材料， 常用于制造电线绝缘层和电子设备 外壳。
电解质溶液
如食盐水、酸碱溶液等，也是良好的 导体。
02
绝缘体
定义
绝缘体：指在一定条件下，不导 电的物质。
绝缘体在极端的温度和压力下， 或受到某些外界因素影响时，其
导电性能可能会发生变化。
绝缘体通常具有较高的电阻，阻 止电流通过。
特性
绝缘体的电子结构使其不易失 去或获得电子，因此其导电性 能较差。
导体绝缘体半导体
目录
• 导体 • 绝缘体 • 半导体 • 导体的应用 • 绝缘体的应用 • 半导体的应用
01
导体
定义
01
导体是指能够让电流通过的物质 。在电场的作用下，导体内的自 由电子会向电场的反方向移动， 形成电流。
02
金属是最常见的导体，因为金属 内部的自由电子较多，容易形成 电流。
特性
半导体的应用
电子器件
01
半导体材料是制造电子器件的基础，如晶体管、集成电路、太
导体半导体和绝缘体ppt课件
ae
e
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(5) dkh e
dt
dt e dkh
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π
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THANK YOU
SUCCESS
2019/5/6
可编辑
18
2.结构变化引起的金属--绝缘体转变(Peierls转变)
设某金属，每个原胞有1个价电子，有一个半满的导带。
使原胞的晶格常量增大, 费密半径 kF 3nπ2 1 3
a n kF
半满的导带
满带
金属
绝缘体
例1：半导体材料的价带基本上填满了电子(近满带)，价
带中电子能量表示式E(k)=-1.01610-34k2(J)，其中能量顶点取 在价带顶,这时若k=1 106/cm处电子被激发到更高的能带(导
K
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
2.碱土金属
Be 1s2 2s2 Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
ns电子只占一半能带，
为导体。
ns电子填满了ns能带，但 ns能带与上面能带形成能
带交叠，故仍为导体。
6.2.3 近满带和空穴
π a
导带
E
A
πk
a
E
A
πk
a
(2)有外电场
E
dk F dt
dk dt
1
F
1
e
导体、超导体、半导体和绝缘体的区别
导体、超导体、半导体和绝缘体的区别标题：导体、超导体、半导体和绝缘体的区别导体、超导体、半导体和绝缘体是固体材料中常见的几种类型。
它们在电学和热学性质上表现出明显的差异，这些差异是由它们的电子结构和能带特性所决定的。
本文将深入探讨这些材料的基本特点和区别，并且分析它们在科学和工程领域中的应用。
一、导体导体是一种能够自由传导电荷的材料。
它们具有高电导率和低电阻率。
在导体中，电子处于自由态，可以自由移动。
这是因为导体的价带和导带之间的能量差低于其他材料。
常见的导体包括金属（例如铜、铝等）和某些碳化合物（如石墨）。
导体的电子在外电场或外电压的作用下，能够迅速流动，传输电流和热量。
二、超导体超导体是一类在零摄氏度以下具有零电阻的材料。
与其他导体不同，超导体在低温下能够表现出特殊的电学性质，称为超导性。
当超导体的温度降低到临界温度以下时，其电阻会突然变为零，电流可以在其内部无耗散地流动。
超导体的几个重要特性是零电阻、磁场排斥和迈斯纳效应。
尽管超导体的应用还受到低温和昂贵的冷却设备的限制，但它们在科学研究和磁悬浮技术等领域具有巨大的潜力。
三、半导体半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料。
它们的电导率介于导体和绝缘体之间，并且可以通过掺杂和温度来调节。
半导体材料通常由硅（Si）和锗（Ge）等元素组成。
在半导体中，电子可以在一定条件下（例如外加电场或温度）下变得更容易导电。
半导体的导电性质对于电子器件的制造至关重要，如晶体管、光电二极管和太阳能电池等。
四、绝缘体绝缘体是指电流难以通过的一类材料。
它们具有非常高的电阻率，几乎不导电。
在绝缘体中，导带和价带之间存在较大的能量差，电子难以克服这个能量差而进行导电，所以电流在绝缘体中几乎无法流动。
绝缘体常常用于隔离电路、绝缘导线和电子器件的外包装等应用中。
综上所述，导体、超导体、半导体和绝缘体是固体材料中具有不同电学性质的种类。
导体具有高电导率和低电阻率，能够自由传导电荷；超导体在低温下表现出零电阻的特点；半导体介于导体和绝缘体之间，具有可调控的导电性；绝缘体则几乎不导电，电流难以通过。
一、导体、绝缘体和半导体：
一、导体、绝缘体和半导体：大家知道，金属、石墨和电解液具有良好的导电性能，这些有良好导电性能的材料称为导体。
如电线是用铜或铝制成的，因为它们有很强的导电性和良好的延展性。
金属的导电性能由强到弱的顺序为：银、铜、金、铝、锌、铂、锡、铁、铅、汞。
居第一位的银，但因其产量少、价格贵，只在某些电气元件中少量用到。
石墨有良好的导电性，硬度低，在空气中不燃烧，是制造电极和碳刷的好材料。
金属和石墨所以具有良好的导电性，是因为它们中存在大量自由电子，。
酸、碱和盐类的熔化液也能导电。
这些溶解于水或在熔化状态下能导电的物质叫电解质。
电解质和水分子相互作用，能在溶液中分离为正离子和负离子，这些正、负离子能自由活动，形成导电溶液。
如包在电线外面的橡胶、塑料都是不导电的物质，成为绝缘体。
常用的绝缘体材料还有陶瓷、云母、胶木、硅胶、绝缘纸和绝缘油等，空气也是良好的绝缘物质。
绝缘物质的原子结构和金属不同，其原子中最外层的电子受原子核的束缚作用很强不容易离开原子而自由活动，因而绝缘体的导电作用很差。
导体和绝缘体的区别决定于物体内部是否存在大量自由电子，导体和绝缘体的界限也不是绝对的，在一定条件下可以相互转化。
例如玻璃在常温下是绝缘体，高温时就转变为导体。
此外，还有一些物质，如硅、锗、硒等，其原子的最外层电子既不象金属那样容易挣脱原子核的束缚而成为自由电子，也不象绝缘体那样受到原子核的紧紧束缚，这就决定了这类物质的导电性能介于导体和绝缘体之间，并且随着外界条件及掺入微量杂质而显著改变这类物质称为半导体。
一、导体、绝缘体和半导体：大家知道，金属、石墨和电解液具有良好的导电性能，这些有良好导电性能的材料称为导体。
如电线是用铜或铝制成的，因为它们有很强的导电性和良好的延展性。
金属的导电性能由强到弱的顺序为：银、铜、金、铝、锌、铂、锡、铁、铅、汞。
居第一位的银，但因其产量少、价格贵，只在某些电气元件中少量用到。
石墨有良好的导电性，硬度低，在空气中不燃烧，是制造电极和碳刷的好材料。
导体半导体和绝缘体的区别
导体、半导体和绝缘体的区别导体、半导体和绝缘体的区别我们知道导体是导电的那么为什么导体会导电而绝缘体又不会呢？同时我们也经常见到个词叫半导体。
半导体又是什么？那么接下来我们先来了解下他们是什么。
在了解完后再来说他们的区别吧。
导体是什么?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。
金属是最常见的一类导体。
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”。
半导体是什么?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。
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。
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。
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。
定义物质存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。
我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。
而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。
可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。
与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。
本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。
导体 半导体 绝缘体 电导率
导体半导体绝缘体电导率导体、半导体和绝缘体是固体材料分类的三个基本类别，它们的电导率（conductivity）也各不相同。
下面将分别介绍这三个材料的电导率特点。
1.导体（Conductor）导体是一种电导率极高的固体材料。
它的电流可被自由电子库仑散射传导，自由电子在导体内部的流动形成了电流。
导体中的自由电子通常是导带中电子的一个形态，其随机运动使得导体表现出很好的电导性。
导体中的电子密度较高，同时在常温下，导体几乎没有能隙，所以导体非常适合传导电流。
导体的电导率与其电阻率（resistivity）成反比，即电导率越高，电阻率越低。
金属是最常见的导体，因为金属中的导带中的电子非常容易被激发出来，并且在金属内部的结构比较松散，电子流动的空间比较宽裕。
导体具有以下特点：-电导性好，能够容易地传导电流；-电阻率低，电流通过导体时能量损失较小；-电流通过导体时会产生热量，所以导体在传导电流时会发热。
2.半导体（Semiconductor）半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
它的电导率介于导体和绝缘体之间，半导体中的电流主要是由电子和空穴（带正电的电子空位）共同贡献的。
半导体在纯净的状态下，其载流体几乎没有，只有在被外界激发时才能够形成有效载流子。
半导体的电导率可以通过控制其杂质浓度和温度来调节。
通过控制杂质浓度，可以改变半导体中电子和空穴的浓度，从而调节其导电性。
此外，温度也会对半导体的电导率产生重要影响。
半导体具有以下特点：-电导率介于导体和绝缘体之间；-在无掺杂状态下，半导体几乎具有绝缘体的特性；-通过掺杂可以显著地改变其导电性；-具有半导体材料的光电效应，能够将光能转化为电能。
3.绝缘体（Insulator）绝缘体是一种电导率非常低的固体材料。
绝缘体中的电流主要依靠载流子间的电流传递，而不是载流子本身在材料内部自由运动。
绝缘体的电导率较低是因为它的价带和导带之间的能隙（band gap）较大，使得电子不能轻易跃迁到导带中。
电工电子学导体、绝缘体和半导体的能带论解释
绝缘体：禁带宽度一般都较宽， Eg >几个eV。 如－Al2O3： Eg~ 8 eV；NaCl： Eg~ 6 eV。
因此几乎所有杂质原子都处于基态。如果电子在与杂质的 散射中把能量交给杂质原子，电子能量将失去过多，以致 费米球内没有空态可以接纳它。因此，杂质散射所产生的 电阻与温度无关，它是T0时的电阻值，称为剩余电阻。
通常，可用室温电阻率与
(0)之比R来表征样品的纯度。 如： (0)＝1.710－9(cm)的Cu
+ ev k B
e + ev k B 为正电荷e在电磁场中所受的力。
所以，在有电磁场存在时，近满带的电流变化就如同 一个带正电荷e，具有正有效质量m*的粒子一样。
结论：当满带顶附近有空状态k时，整个能带中的电流 以及电流在外电磁场作用下的变化，完全如同一个带正 电荷e，具有正有效质量m*和速度v(k)的粒子的情况一 样。我们将这种假想的粒子称为空穴。
禁带宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半 导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。
半导体价带中的大量电子都是价键上的电子（称为价电子）， 不能够导电，即不是载流子。只有当价电子跃迁到导带（即本 征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。空穴 实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个 空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。因此，禁带宽度 的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量， 也就是产生本征激发所需要的最小能量。
导体超导体半导体绝缘体
导体超导体半导体绝缘体导体、超导体、半导体和绝缘体是物质的不同类型，在电子学和固态物理学中起着重要的作用。
它们在电流传导、能量传输和半导体器件等领域都有不同的应用。
在本文中，我们将深入探讨这些材料的特性、应用和区别。
一、导体1. 导体的特性导体是能够良好地传导电子的物质。
它们通常具有以下特性：- 高电导率：导体的电导率（用于衡量其导电能力）非常高，其电子能够轻松地在物质内自由移动。
- 低电阻率：由于电导率高，导体的电阻率很低，这意味着在给定的电压下，电子可以顺畅地通过导体。
- 自由电子：导体中的电子能够脱离原子，并以自由态形式存在。
2. 导体的应用导体在许多领域中都有广泛的应用，包括：- 电线和电缆：导体的高电导率使其成为电线和电缆的理想选择，用于输送电力和数据。
- 电子器件：导体材料如铜和铝在电子器件中起着重要作用，例如电路板和电动机。
- 传感器：某些导体材料具有感应外部环境变化的能力，可作为传感器使用。
二、超导体1. 超导体的特性超导体是在极低温下表现出零电阻的材料。
以下是其主要特性：- 零电阻：在超导态下，电流可以在超导体中无阻力地流动，极大地提高了电流的传导效率。
- 费米液体：超导体中的电子以费米液体的形式存在，其行为和统计特性与常规导体不同。
- 驱动电场：超导体可以抵抗外部驱动电场并排斥磁场的渗透。
2. 超导体的应用超导体的特殊性质使其在以下领域中具有广泛的应用：- 磁共振成像（MRI）：超导体磁体被广泛用于医学成像中，MRI技术得益于超导体的零电阻和强磁场能力。
- 磁悬浮列车：超导磁体的强磁场性质使其成为磁悬浮列车的理想选择，在高速交通中提供无接触的悬浮效果。
- 能源传输：超导体的零电阻特性可用于高效能源传输，例如超导电缆和超导输电线路。
三、半导体1. 半导体的特性半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，具有以下特性：- 电导率介于导体和绝缘体之间：半导体的电导率较低，但会随着温度、电场和杂质浓度的变化而改变。
常识备考：生活中常见的导体、半导体和绝缘体有哪些
常识备考：生活中常见的导体、半导体和绝缘体有哪些？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，小编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。
固体物理学：5-3 导体、绝缘体和半导体的能带论解释
B]}
电子加速度
16
近满带电流变化
—— 正电荷q在电磁场中受到的力 电磁场中近满带电流的变化等同于 一个带正电q具 有正有效质量m*的粒子
17
结 论：
当满带顶附近有空状态 时，满带产生的电流
以及电流在外电磁场中的变化，相当于一个带正电
量为q，正质量m*、速度
的粒子，这样一个
假想的粒子称为空穴。
以上分析说明，一个晶体是否为导体，取决于电子在能带中的 分布情况，关键在于它是否具有不满的能带。 原子结合成晶体后，原子的能级转化为相应的能带。原子内层 电子能级是充满的，相应的内层能带也是满带，是不导电的。 所以，晶体是否导电取决于与价电子能级对应的价带是否被电 子充满。由于每个能带可容纳2N个电子，N是晶体原胞数目， 因此价带是否被电子填满取决于每个原胞(固体物理学原胞)所 含的价电子数目，以及能带是否有交叠。 例如： Li、Na、K等碱金属元素，是半满带导体。 二价元素Ba、Mg、Zn等是重叠带导体。 金刚石，每个原胞有两个原子共8个电子，能带又不重叠，所 以是典型的绝缘体。
—— 状态和
状态中电子的速度大小相等、方向相反
3
1) 在无外场时 和 状态电子的速度大小相等、方向相反
每个电子产生的电流
对电流的贡献相互抵消
热平衡状态下，电子占据 波矢为 的状态和占据波矢 为 的状态的几率相等
结论:无外场时晶体中的满 带不产生电流（不能 形成宏 观电流）
4
2) 在有外场 作用时
固体中导带底部少量电子引起的导电，称为电子导电
性。固体中满带顶部缺少一些电子引起的导电，称为
空穴导电性。满带中的少量电子激发到导带中，产生
的本征导电是由相同数目的电子和空穴构成的，称为
中考物力知识点导体半导体绝缘体
中考物力知识点导体半导体绝缘体导体、半导体和绝缘体是物质的三种基本分类。
它们的区别在于电子的导电性能。
下面是关于导体、半导体和绝缘体的知识点，详细解释了它们的特点和应用。
一、导体：1.定义：导体是指能够自由传导电荷的物质。
通常是金属，如铜、铝等。
2.特点：导体中的自由电子非常多，它们在电场的作用下能够自由移动，形成电流。
导体具有低电阻和高导电性能。
3.应用：导体广泛应用于电线、电路等领域。
二、半导体：1.定义：半导体是指其电阻介于导体和绝缘体之间的物质。
典型的半导体材料有硅和锗等。
2.特点：半导体中的自由电子数量比导体少，但又较绝缘体多。
半导体的电导率在温度和掺杂等条件下可以变化。
在零度绝对温度下，半导体行为更接近于绝缘体；在高温下，它行为更接近于导体。
3.应用：半导体广泛应用于电子技术领域，如集成电路、光电器件、太阳能电池等。
三、绝缘体：1.定义：绝缘体是指其电导率非常低，几乎不导电的物质。
典型的绝缘体材料有橡胶、塑料、玻璃等。
2.特点：绝缘体中的自由电子数量非常少，不能在电场的作用下自由移动，因此不能形成电流。
3.应用：绝缘体广泛应用于电气绝缘、绝缘材料等领域。
四、导体、半导体和绝缘体的比较：1.自由电子数量：导体中自由电子数量最多，半导体中自由电子数量较少，绝缘体中自由电子数量非常少。
2.电导率：导体具有最高的电导率，半导体次之，绝缘体的电导率最低。
3.电子移动性：导体中的自由电子能够自由移动，半导体中的电子必须借助温度或掺杂等条件才能移动，而绝缘体中的电子无法移动。
4.应用范围：导体广泛应用于电路、电线等领域；半导体广泛应用于电子技术领域；绝缘体广泛应用于电气绝缘等领域。
总结：导体、半导体和绝缘体是物质的三种基本分类。
导体具有高电导率和低电阻，能够自由传导电荷；半导体介于导体和绝缘体之间，电导率可变，广泛应用于电子技术领域；绝缘体具有极低的电导率，广泛应用于电气绝缘等领域。
对于理解电路原理、电子器件和材料的性能，了解导体、半导体和绝缘体的特点非常重要。
导体、绝缘体、半导体的区别及应用
导体、绝缘体、半导体的区别及应用导体导电性好,可做导线.绝缘体一般不导电,可做导线包皮.半导体导电性介于两者之间,用半导体材料制成的二极管具有单向导电性,可用于整流,也可判断电流方向.
各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力，这种不同的物体允许电流通过的能力叫做物体的导电性能。
通常把电阻系数小的（电阻系数的范围约在0.01~1欧毫米/米）、导电性能好的物体叫做导体。
例如：银、铜、铝是良导体；
含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等，也是导体，但不是良导体。
电阻系数很大的（电阻系数的范围约为10~10欧姆·毫米/米）、导电性能很差的物体叫做绝缘体。
例如：陶瓷、云母、玻璃、橡胶、塑料、电木、纸、棉纱、树脂等物体，以及干燥的木材等都是绝缘体（也叫电介质）。
导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。
例如：硅、锗、硒、氧化铜等都是半导体。
半导体在电子技术领域应用越来越广泛。
电工基础知识：如何区分导线、导体、绝缘体、半导体、超导体？
电工基础知识：如何区分导线、导体、绝缘体、半导体、超导体？学习电工知识，要从基础知识学起，电流、电压、功率、电阻、电感、电容器......这些都是电工基础知识，其中电阻、电感、电容是组成电路的基本元件，而导线也是电路的一个重要的组成部分，与导线相关的知识，如导体、绝缘体、半导体、超导体等，也属于电工基础知识。
自然界的物质、材料按导电能力大小，通常分为导体、绝缘体、半导体、超导体。
下面这张图中，有钢管、塑料片、曲别针、玻璃管、铁针、气球、干木条、铝片，您能分清哪种是能够接通电路的导体？哪种是不能够接通电路的绝缘体吗？如果一眼就能分清，就可以飘过本文，如果分不太清，下面的内容就要学习一下啦。
1、导线导线是用作电线、电缆的导电性能良好的导体材料，也是电路导通的路径，工业上也指电线。
导线是用来将电路中的电源、负载（电阻、电感、电容）连接起来的材料，在实际应用中，用导线制成的各种导线、电缆，是高低压配电线路的重要材料。
2、导体导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质，一种很好的导体就是：在这种材料中的电子可以很轻易地流动而只需要施加一点能量，它们对电流只产生很小的电阻。
金属是最常见的一类导体，金属导体含有很多的电子，即其电阻率很低，是很好的导体。
导体的电阻率一般随温度降低而减小，常见的导体有铜、铝、铁等金属以及电解液等等。
实际用于制作导线的导体，大部分都是用铜材制作，少部分用铝材，特殊用途也有用金线、银线所制（金线、银线的导电性、热性相当好）。
3、绝缘体绝缘体是导电能力较弱的一类物质，也就是指不能导电的物质，绝缘体内很难产生产生电流，即绝缘体内几乎没有自由电子，即使有，绝缘体也会阻挡电子的流动，如橡胶、塑料、玻璃、空气、干木、瓷器等等。
绝缘体与导体一起制成导线，绝缘体也是制造各类高、低压电器的基本材料，如：我们家用的面板开关、插座等等，工业用的电动机、变压器等等。
4、半导体半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间且导电能力易于受到外界的物理化学因素影响的一类物质。
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2.本征半导体与杂质半导ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、PN结
（1）本征半导体：天然的硅和锗提纯后形成单晶 体就是一个半导体，称为本征半导体。
本征半导体中的载流子浓度很小，导电能力较弱，且 受温度影响很大，不稳定，用途有限。
（2）杂质半导体、PN结：如果在本征半导体中掺 入微量杂质（掺杂），其导电性能将发生显著变 化，如在纯硅中掺入少许的砷或磷（最外层有五 个电子），就形成N型半导体；掺入少许的硼 （最外层有三个电子），就形成P型半导体。
超导现象是1911年荷兰物理学家昂尼斯在研究 导体的电阻随温度变化的实验中，首次发现水银 在4.2K的低温时，电阻突然消失，即R=0； 1933年，又发现处于超导状态的物质，外部磁场 不能深入超导体内，有抗磁性，即B=0，以上是 超导体的两大特性。
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第二部分
电阻、电容、电感相关知识及应用
如电视机消磁电路、电饭锅电路
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光敏电阻：阻值随着光线的强弱而发生变化的电 阻器，称为光敏电阻器。分为可见光光敏电阻、 红外光光敏电阻、紫外光光敏电阻。选用时先确 定电路的光谱特性。实际应用如光控路灯，根据 光线的强度自动控制路灯的开关。
5.电阻的分类及应用： 按阻值特性：固定电阻、可调电阻 按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、
水泥电阻、陶瓷电阻、半导体电阻等。
按安装方式：插件电阻、贴片电阻。
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5.特种电阻(敏感电阻)常识： 热敏电阻：是一种对温度极为敏感的电阻器，分
为正温度系数（阻值随温度升高而增大）和负温 度系数（阻值随温度升高而降低）电阻器。应用 举例：
电工电子基础知识
一、导体、绝缘体和半导体（超导体）知识 二、电阻、电容、电感相关知识及应用 三、电路分析方法 四、二极管、可控硅整流原理
导体绝缘体半导体
导体绝缘体半导体介绍
导体、绝缘体和半导体是固体材料的三种基本分类，它们在电学和电子学中扮演不同的角色。
以下是它们的介绍：
1. 导体（Conductor）：
-导体是那些能够轻松传导电流的物质。
它们通常具有大量自由电子，这些自由电子可以在材料内自由移动，携带电流。
-常见的导体包括金属，如铜、铝、铁等。
金属中的自由电子可以在电场的作用下形成电流。
-导体的电阻很低，电流可以在其内部自由流动，因此用于制造导线、电缆等。
2. 绝缘体（Insulator）：
-绝缘体是那些电流很难通过的材料，它们具有非常高的电阻。
-绝缘体的电子几乎不会自由移动，因此电流难以在其内部流通。
-一些常见的绝缘体包括塑料、橡胶、玻璃等。
它们通常用于电线绝缘、电子设备的外壳等，以防止电流泄漏和电击。
3. 半导体（Semiconductor）：
-半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。
它们的电阻介于导体和绝缘体之间，电子运动的自由度比绝缘体高，但不如导体。
-半导体的电导率可以通过控制温度或添加杂质（掺杂）来调节。
这使得半导体在不同应用中非常有用。
-常见的半导体材料包括硅（Silicon）和锗（Germanium）。
它们在电子器件中广泛应用，如晶体管、集成电路（IC）和太阳能电池。
总结，导体、绝缘体和半导体是根据它们的电导率特性而分类的材料。
导体能够轻松传导电流，绝缘体电阻很高，电流难以通过，而半导体介于两者之间，并具有可调节电导率的特性。
这些材料在电子工程、电子设备和能源产业中发挥着不同的作用。
半导体物理基本知识
半导体物理基本知识一、导体、半导体和绝缘体物质就其导电性来说，可以分为绝缘体、半导体、和导体。
电阻率大于109欧姆·厘米的物体称为绝缘体，小于10-4欧姆·厘米的物体为导体，电阻率介于10-4～109欧姆·厘米的物体为半导体。
二、半导体材料的种类半导体材料种类繁多，从单质到化合物，从无机物到有机物，从单晶体到非晶体，都可以作为半导体材料。
半导体材料大致可以分为以下几类：1、元素半导体元素半导体又称为单质半导体。
在元素周期表中介于金属与非金属之间的Si、Ge、Se、Te、B、C、P等元素都有半导体的性质。
在单质元素半导体中具有实用价值的只有硅、锗、硒。
而硅和锗是最重要的两种半导体材料。
尤其半导体硅材料已被广泛地用来制造各种器件、数字和线性集成电路以及大规模集成电路等。
硒作为半导体材料主要用做整流器，但由于硅、锗制造的整流器比硒整流器性能良好，所以硒逐渐被硅、锗取代。
2、化合物半导体化合物半导体是AⅢBⅤ型化合物，由元素中期表中ⅢA族的Al、Ga、和ⅤA族的P、As、Sb等合成的化合物成为AⅢBⅤ型化合物。
如AlP、GaAs、GaSb、InAs、InSb。
在这一类化合物半导体中用最广泛的是GaAs，它可以用来制作GaAs晶体管、场效应管、雪崩管、超高速电路及微波器件等。
3、氧化物半导体许多金属的氧化物具有半导体性质，如Cu2O、CuO、ZnO、MgO、Al2O3等等。
4、固溶体半导体元素半导体和无机化合物半导体相互溶解而成的半导体材料成为固溶体半导体。
如：Ge-Si、GaAs-GaP，而GaAs-GaP是发光二极管的材料。
5、玻璃半导体玻璃半导体是指具有半导体性质的一类玻璃。
如氧化物玻璃半导体和元素玻璃半导体，氧化物玻璃半导体是由V2O5、P2O5、Bi2O3、FeO、CaO、PbO等中的某几种按一定配比熔融后淬冷而成。
元素玻璃半导体是由S、Se、Te、As、Sb、Ge、Si、P等元素中的某几种，一定配比熔融后淬冷而成。
导体、半导体和绝缘体的能带论解释
原因是明显的：在4.2节已经指出，周期场的微扰使布里 渊区附近界面内的能量下降，而等能面的凸出正意味着达 到同样的能量E ，需要更大的k 值，当能量E超过边界上A 点的能量EA，一直到E 接近于在顶角C点的能量EC（即达 到第一能带的顶点）时，等能面将不再是完整的闭合面， 而成为分割在各个顶角附近的曲面。
导体含有不满带；只有满带和空带的材料为非 导体，其中禁带宽度大于5eV 的材料为绝缘体， 禁带宽度为约1 至3eV 的材料为半导体。二价的 晶体中，一般只有满带和空带，为非导体；但 是，二价金属材料中，由于最高的满带与最低 的空带发生了交叠，出现了不满带而成为导体。
三、导体、半导体和绝缘体的能带
由此我们给出对近自由电子能态密度的估计：在能量没有 接近EA时，N(E)和自由电子的结果相差不多，随着能量的 增加，等能面一个比一个更加强烈地向外突出，态密度也 超过自由电子，在EA处达到极大值，之后，等能面开始残 破，面积开始下降，态密度下降，直到EC时为零。所以近 自由电子近似下的N(E)如图所示。
二、不同能带的导电性
2、不满带电子在无阻尼情况下也不导电 ✓ 不满带中的电子，若无外 电场作用，其平衡分布在 空 间是对称的，与满带情况类 似，电子电流相互抵消，无 宏观定向流动。 ✓在稳恒外电场作用下，无阻尼的晶体电子的运动 是布洛赫振荡，电子在实空间的局域振荡也没有 宏观定向流动，即不满带电子在无阻尼情况下也 不导电。
ki k
I(k ) (e)(k ) 0
所以， k 态缺失电子的近满带电子电流为
I(k ) e(k )
四、近满带和空穴
上式表明， k 态缺失电子的近满带电子电流，等效于一个正
电荷产生的电流，其运动速度等于 k 态电子的速度。这种等
导体绝缘体和半导体的能带模型(精品课件)
导体绝缘体和半导体的能带模型§5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型尽管所有的固体都包含大量有电子,但有些固体具有很好的电子导电性能,而另一些固体则观察不到任何电子的导电性。
对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释,能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。
晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带,每个能带均由Ｎ个准连续能级组成(N为晶体原胞数），所以，每个能带可容纳２Ｎ个电子。
晶体电子从最低能级开始填充,被电子填满的能带称作满带，被电子部分填充的能带称为不满带,没有电子填充的能带称为空带。
能带论解释固体导电的基本观点是:满带电子不导电,而不满带中的电子对导电有贡献。
...感谢阅览...５． 6． 1 满带电子不导电从前面的知识中，已经知道,晶体中电子能量本征值Ｅ(ｋ)是ｋ的偶函数，则利用（5-５—11）,可以证明v(—k）=－v（k）,即ｖ(k）是k的奇函数。
一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布,在ｋ空间具有中心对称性,即一个电子处于k态，其能量为E(k），则必有另一个与其能量相同的E（－k）=E（ｋ)电子处于-k态.当不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流-e v,但是ｋ态和-k态的电子电流-e v(k）和-e v(—k）正好一对对相互抵消,所以说没有宏观电流。
...感谢阅览...当存在外电场或外磁场时,电子在能带中分布具有ｋ空间中心对称性的情况仍不会改变。
以一维能带为例，图5-6—１中k 轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。
如上所述，在外电场Ｅ的作用下,所有电子所处的状态都以速度 d e dt =-k E …………………………………………………………………………………………（5－6-1）沿k 轴移动.由于布里渊区边界A 和A '两点实际上代表同一状态,在电子填满布里渊区所有状态即满带情况下，从A 点称动出去的电子同时就从A '点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填满状态,并不产生电流。
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导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。例如：硅、锗、硒、氧化铜等都是半导体。半导体在电子技术领域应用越来越广泛。
导体、半导体和绝缘体
各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力，这种不同的物体允许电流通过的能力叫做物体的导电性能。
通常把电阻系数小的（电阻系数的范围约在0.01~1欧·毫米/米）含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等，也是导体，但不是良导体。