金属导电性理论

子获得附加速度，沿外电场方向发生定向的移动，形成电
流。自由电子在定向移动的过程不断与正离子发生碰撞， 使电子移动受阻，因而产生电阻。
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金属中的离子与自由电子示意图
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量子自由电子理论的主要内容：金属中正离 子形成的电场是均匀的，价电子不被原子所束缚， 可以在整个金属中自由地运动。 它与经典电子理论的根本区别是自由电子的
（a）导
图1.1.1
体
（b)半导体
(c)绝缘体
导体、半导体和绝缘体的能带模型示意图
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4.影响金属导电的因素
（1）温度 温度对金属电阻的影响是由于温度引起离子晶格 热振动造成对电子波的散射，温度升高会使离子振动加剧、 热振动振幅加大，原子的无序度增加，周期势场的涨落也
加大，而使电阻率随温度的升高而增加。
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导体、半导体、绝缘体的能带中电子分布
的情况各具有明显的特征，导体中存在未满 带(由于电子未充满或能带重叠)。绝缘体的特 征是价电子所处的能带都是满带，且满带与 相邻的空带之间存在一个较宽的禁带。半导 体的能带与绝缘体的相似，但半导体的禁带 要狭窄得多(一般在1eV左右)。
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导体、半导体、绝缘体的区别。
势场中运动的。因而得出的导电机理有很大的
局限性，能带理论就解决了这个问题。
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3. 固体能带理论
孤立原子的外层电子处于能级分立的轨道上。但当原 子彼此靠近时，外层电子就不再仅受原来所属原子的作用， 还要受到其他原子的作用，原子间距减小时，电子云重叠， 能级发生分裂，孤立原子的每个能级将演化成由密集能级 组成的准连续能带。若晶体由N个原子（或原胞）组成， 则每个能带包括N个能级，其中每个能级可被两个自旋相 反的电子所占有，故每个能带最多可容纳 2N 个电子（见 泡利不相容原理）。
金属的导电性
金属导电性的物理本质研究的三个理 论阶段
（1）经典自由电子理论 （2）量子自由电子理论 （3）能带理论
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1.经典电子理论
经典电子理论认为：正离子形成的电场是均匀的， 自由电子运动的规律遵循经典力学气体分子的运动规律。 在没有外电场作用时，金属中的自由电子沿各方 向运动的几率相同，不产生电流；施加外电场后，自由电
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（5）热处理对金属电阻的影响 金属冷加工变形后，若再进行退火，则可
使电阻降低，尤其当温度接近再结晶温度时，
电阻可恢复到接近冷加工前的水平。但当退火
Hale Waihona Puke Baidu
温度高过再结晶温度时电阻反而又增大了。这
是再结晶后新晶粒的晶界阻碍了电子运动造成
的。
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LOREM IPSUM DOLOR LOREM
把电子可以具有的能级所组成的能带称为允带。 能带与能带间的不连续区域称为禁带，禁带与允带相互交 替。具有空能级允带中的电子是自由的，在外电场的作用 下参与导电，所以这样的允带称为导带。允带中所有的能 级都被电子占满，这种能带称为满带。没有电子的能带， 称为空带（见图1.1.1）。满带中的电子对于导电是没有 贡献的，只有在导带中的电子（称为自由电子）才对导电 有贡献，这些电子来自原子结构中外层轨道上的价电子。