导体、绝缘体、半导体和超导体
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
关于导体和绝缘体及半导体.超导的...
10．关于导体和绝缘体及半导体、超导的电阻各有什么特点？你认为它们各有哪些⽤途呢？请举例说明．
分析根据材料导电性、电阻值的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体，超导体，不同的材料有不同的⽤途．
解答解：
①容易导电的物体叫导体，导体电阻较⼩，导体可以⽤于导电，⽐如电线、印刷电路板上的铜箔等等；
②不容易导电的物体叫绝缘体，绝缘体电阻很⼤，绝缘体可以⽤于电器设备的绝缘，绝缘⼿套等等．
③导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，半导体是指具有单⽅向导电特性的物质，可以⽤于微电⼦⾏业制造晶体管、集成电路等半导体元器件；
④超导体的电阻为零，可以⽤做超导线圈，作为磁悬浮的关键部件，如果⽤于电⼒传输，可以⼤⼤降低线路的电能损耗．
点评本题考查不同材料的特点，以及不同材料在⽣活中的⽤途．。
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。
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。
导体超导体半导体绝缘体
导体超导体半导体绝缘体导体导体是指能够传导电流的物质。
导体中的电流是通过自由移动的电子进行传输的。
导体的电导率可以用来描述其导电性能的好坏，电导率越高，导电性能越好。
金属是常见的导体，因为金属中的电子能够自由移动。
导电机制导体的导电机制是基于自由电子的存在。
在导体中，电子受到的束缚较弱，因此可以自由移动。
当电场施加在导体上时，电子会受到电场力的作用，从而形成电流的流动。
应用导体在各个领域都有广泛的应用。
电线、电路板等电子产品中使用的导线都是导体，可以将电流从一个地方传输到另一个地方。
除此之外，导体还可以用于制造各种电器设备、发电机等。
超导体超导体是指在低温下具有零电阻和完全抗磁性的材料。
在超导体中，电流可以无阻碍地通过，且不会产生能量损耗。
超导体的零电阻性能使其在电能传输、电子仪器等领域具有重要应用。
超导机制超导的机制是由于电子在低温下形成了库珀对。
在超导体中，电子会以一对一对地结合成库珀对，并形成一个电子对的凝聚态。
这种电子对的运动没有电阻，因此可以实现超导。
超导体的应用主要集中在科学研究领域和高性能电子领域。
在科学研究中，超导体被用于制造超导磁体，用于产生极强的磁场。
在高性能电子领域，超导体被用于制造超导材料、电阻器、传感器等。
半导体半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。
半导体的导电性介于导体和绝缘体之间，可以通过控制其电子的数量来改变其导电性能。
半导体材料常见的有硅和锗。
半导体材料的带隙半导体的导电性取决于其能带结构。
在半导体材料中，存在一个带隙，使得低能级的电子无法跃迁到高能级。
只有在外界能量的作用下，电子才能越过带隙进行跃迁，从而实现导电。
N型和P型半导体半导体材料可以通过掺入其他材料来改变其导电性能。
掺入杂质后，可以形成N型半导体和P型半导体。
N型半导体中，掺入的杂质为五价元素，提供额外的自由电子。
P型半导体中，掺入的杂质为三价元素，形成缺电子的空穴。
应用半导体在各个现代电子设备中都有广泛应用。
【考前必备】中考物理试题分类汇编 导体、绝缘体、半导体和超导体
导体、绝缘体、半导体和超导体一、选择题（11·泉州）6．下列物体中属于导体的是A．玻璃杯 B．竹筷 C．瓷碗 D．不锈钢杯答案：D（11·南宁）1．下列物品中，通常情况下属于导体的是A．玻璃试管 B．钢尺 C．塑料笔筒 D．橡皮答案：B（11·北京）3．下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是A．金属勺 B．瓷碗 C．铅笔芯 D．铁钉答案：B（11·三明）3．下列物品中，属于绝缘体的是A．.陶瓷碗 B．二极管 C.铅笔芯 D．缝衣针答案：A（11·泰安）5．一下学习文具，通常情况下属于导体的是A．铅笔芯 B．塑料三角尺 C．透明塑料笔袋 D．橡皮答案：A（11·莆田）8．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。
电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。
假如有室温环境中的超导体，可用它来制作A．家用保险丝 B．白炽灯灯丝C．电热丝 D．输电导线答案：D（11·漳州）9．下列物品中使用了半导体材料的是A．机器人 B白炽灯 C．滑动变阻器 D，机械手表答案：A（11·柳州）2．下列物体中，通常情况下属于绝缘体的是A．金属 B．人体 C．铅笔芯 D．橡胶答案：D（11·昆明）7．下列材料中符合大功率、远距离输送电能要求并最具有应用前景的是A．铝质材料 B．超导体材料 C．纳米材料 D．半导体材料答案：B（11·）4．将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是A．橡皮 B．铅笔芯 C．塑料尺 D．透明胶带答案：B(11·潜江、天门、仙桃等)34．下列物体中，不可能应用超导材料的是A．输电导线B．发电机线圈C．电炉丝D．磁悬浮列车答案：C（11·茂名）1．下列物品中，通常情况下属于导体的是A．玻璃 B．铁钉 C．橡胶 D．塑料答案：B（11·娄底）5．上海世博会园区80%的夜景照明光源采用低碳节能的LED（发光二极管）照明技术。
导体、绝缘体、半导体和超导体
（10·北京）3．下列用品中，通常情况下属于导体的是A．橡胶手套B．玻璃杯C．塑料盆D．钢尺(10·重庆)4.楠楠同学在中考备考中，准备有：①透明塑料笔袋②金属刀片③塑料三角板④铅笔芯⑤橡皮擦等物品。
上述五种物品中，其中属于绝缘体的有（）A. ①③⑤B.②④⑤C.③④⑤D. ①②④（10·安徽）12．下面各组材料，均为导体的是【】A．塑料和铁B．盐水和铜C．铝和煤油D．空气和石墨（10·成都）2．下列关于各种材料的说法正确的是A．铝、橡胶、塑料都是很好的绝缘材料B．超导体是一种电阻很大的材料C．纳米材料可以大大提高材料的强度和硬度D．用半导体材料可以制成性能优良的输电线(10·广州)2．图1所示的电子体温计通过流过半导体制成的感温头的电流来反映人的体温，这利用了半导体A．良好的导电特性B．良好的绝缘特性C．电阻随温度变化而变化的特性D．电阻随光照变化而变化的特性（10·河南）9．关于材料的性质及其应用，下列说法错误的是A．有的半导体对光比较敏感，可以用来制造光敏电阻B．铜的导电性较好，可以用来制造保险丝C．金刚石的硬度比较大，可以用来做钻头D．超导材料在低于临界温度时电阻为零，将来可用于远距离输电（10·江西）10．在我们的生活和生产中，经常要对物质进行分类.如以下物品可分成两类：①铅笔芯、铝质易拉罐、铜导线②塑料笔套、橡皮、食盐.这两类物品分别属于【】A．导体和绝缘体B．金属和非金属C．磁性材料和非磁性材料D．晶体和非晶体(10·临沂)8.如图所示，电工师傅常用的测电笔，外壳是用不导电的绝缘材料制成的，而测电笔的笔尖是用金属材料做成的，这是利用了金属材料的A.耐高温性B.导电性C.硬度高D.延展性(10·咸宁)4．超导体若能应用到社会生活中，会给人类带来很大的好处。
各国科学家一直在努力寻找能够在室温下工作的超导材料，假如科学家已研制出室温下的超导材料。
地铁行业知识-电工电子基础
电容符号
一、基础知识
电阻、电容
C 公式：
ห้องสมุดไป่ตู้
s 4kd
q u
电容器的电容等于电容器的带电荷量，平板电容器的电容与极板面积成 正比，与极间距离成反比。
常用单位： 一般规定把电容器外加1V直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电
容量。电容的基本单位为法拉（F），还有微法（μF）、纳法（nF）、皮法 （pF）。法拉单位较大，实际不常用，常用的是微法、皮法。
I1 I5
I2 + I5+ I1 + I3 + I4 =0
I2 I4
I3
一、基础知识
电路
2. 基尔霍夫电压定律：对任一电路中的任一回路，在任一时刻，沿着该回路 的的所有支路电压的代数和恒等于零,
U4
U3 U2
U1 + U2 + U3 + U4 = 0
U1
目录
一、基础知识 二、日常维修工器具 三、仪表安全操作
二、日常维修工器具
锤子
二、日常维修工器具
锤子
1. 用途及种类：是敲打物体使其移动或变形的工具。有羊角锤、圆头锤、 橡胶锤、功能锤等多种。
2. 使用注意事项： 使用前应先检查锤柄是否安装牢固，如有松动应重新安装，以防 在使用时锤头脱出而发生事故；并应清洁锤头工作面上的油污， 以免敲击时发生滑脱而发生意外。 使用时，应将手上和锤柄上的汗水和油污擦干净，以免锤子从手 中滑脱。 使用锤子时，手要握住锤柄后端，握柄时手的用力要松紧适当。 锤击时要靠手腕的运动，眼要注视工件，锤头工作面和工件锤击 面应平行，这样才能保证锤面平整地打在工件上。
二极管
二极管的伏安特性： 二极管由PN结组成，因此，具有PN结的单向导电特性，它属于非线性电阻 元件。
半导体材料基础_基本特性
为直接跃迁。相当于电子由价带竖直地跃迁到导带，所以也
称为垂直跃迁。对应的材料为直接带隙半导体。k = k'+ hv
间接跃迁
c
若导带底和价带顶位于k空间的不同位置，则任
何竖直跃迁所吸收的光子能量都应该比禁带宽
度大。但实验指出，引起本征吸收的最低光子
能量还是约等于Eg。
——推论：除竖直跃迁，还存在另一类跃迁过
激子吸收不会改变半导体的导 电性。
Eenx
=
1
2 r
m* m
13.6 n2 (eV )
iii) 杂质吸收
杂质可以在半导体的禁带中引入杂质能级，占据杂质 能级的电子或空穴的跃迁可以引起光吸收，这种吸收 称为杂质吸收，可以分为下面三种类型： a.吸收光子可以引起中性施主上的电子从基态到激发 态或导带的跃迁； b.中性受主上的空穴从基态到激发态或价带的跃迁； c.电离受主到电离施主间的跃迁；
自由载流子吸收也需要声子参与， 因此也是二级过程，与间接跃迁过 程类似。但这里所涉及的是载流子 在同一带内不同能级间的跃迁。
自由载流子吸收不会改变半导体的 导电性。
v) 子带间的跃迁
电子在价带或导带中子带（sub-band）之间的跃迁。 在这种情况下，吸收曲线有明显的精细结构，而不同 于由自由载流子吸收系数随波长单调增加的变化规律 。
由于杂质能级是束缚态，因而动量没有确定的值，所 以不必满足动量守恒的要求，因此跃迁几率较大。
杂质吸收的长波长总要长于本征吸收的长波长。杂质 吸收会改变半导体的导电性，也会引起光电效应。
电子在杂质能级及杂质能级与带间的跃迁
浅能级杂质：红外区 深能级杂质：可见、紫外区
iv) 自由载流子吸收
当入射光的波长较长，不足以引起 带间跃迁或形成激子时，半导体中 仍然存在光吸收，而且吸收系数随 着波长的增加而增加。这种吸收是 自由载流子在同一能带内的跃迁引 起的，称为自由载流子吸收。（准 连续、长波长段）
什么是半导体什么是超导体
什么是半导体？什么是超导体？半导体和超导体是材料科学领域中两个重要的概念。
它们在电子学、光电子学和量子科学等领域具有重要的应用。
下面将分别介绍半导体和超导体的基本概念、特性以及应用。
什么是半导体？半导体是一类介于导体和绝缘体之间的材料。
在半导体中，电子的运动介于导体和绝缘体之间，即既有可能导电，也有可能阻断电流。
半导体材料包括硅、锗等，它们通常是单晶体或多晶体的形式。
半导体具有以下特性： - 半导体的导电性取决于温度和施加的电场。
- 在半导体中加入杂质可以改变其导电性质，即形成n型半导体和p型半导体。
- 半导体在电子学、光电子学、半导体器件等领域有广泛的应用，如集成电路、光伏电池等。
什么是超导体？超导体是具有完全零电阻和完全抗磁性的材料。
当超导体降至临界温度以下时，电阻变为零，电流可以无限流动。
超导体的特性由Cooper对称性理论解释，即电子之间形成特定的配对状态。
超导体具有以下特性： - 零电阻：在超导体中电子几乎无阻碍地传导，电阻为零。
- 极强抗磁性：超导体在外加磁场下会产生完全的抗磁效应。
- 临界温度：超导体需要降至低温才能展现超导特性，不同超导体具有不同的临界温度。
应用领域半导体和超导体在现代科学技术中有着广泛的应用：- 半导体应用于集成电路、硅光子学、光伏发电等领域。
- 超导体应用于超导磁悬浮、医学成像、电力输送等领域。
总结：半导体和超导体作为材料科学中重要的两类材料，在电子学和量子科学领域中发挥着关键作用。
深入理解半导体和超导体的特性和应用有助于推动未来科学技术的发展。
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。
绝缘体半导体导体超导体电导率
材料
碱金属Na 碱土金属 Mg
电子结构
1s22s22p63s1 1s22s22p63s2
电导率 （Ω-1·cm-1）
2.13×105
2.25×105
盐城师范学院化工学院
电子比热问题
按照经典自由电子论，金属中价电子如同气 体分子一样，在温度T下每1个电子的平均能量为 3kBT/2(kB为玻耳兹曼常数)。对于一价金属来说， 每1mol电子气的能量Ee=NA3kBT/2=3RT/2，NA为
电导率
（Ω-1·cm-1）
2.13×105 2.25×105 3.77×105 1.00×105 5×10-6 10-15
10-14
盐城师范学院化工学院
3 材料的电学
3.1 金属的自由电子论 3.2 能带理论 3.3 材料的电导 3.4 材料的介电性 3.5 材料的超导电性
盐城师范学院化工学院
经典自由电子论 金属是由原子点阵组成的，价电子是完全 自由的，可以在整个金属中自由运动。自 由电子的运动遵守经典力学的运动规律， 遵守气体分子运动论。 这些电子在一般情况下可沿所有方向运动。 在电场作用下自由电子将沿电场的反方向运 动，从而在金属中产生电流。电子与原子的 碰撞妨碍电子的继续加速，形成电阻。
I NqvS
电流密度 J Nqv
盐城师范学院化工学院
❖ 载流子迁移速度通常与E成正比：v=μE
J NqE
对照欧姆定律， J E 可得：
Nq
当材料中存在n种载流子时，电导率可表示为：
n
Niqii i 1
可见载流子浓度和迁移率是表征材料导电性的微观
物理量。
盐城师范学院化工学院
❖控制材料的导电性能实际上就是控制材料中的载 流子的数量和这些载流子的移动速率。
中考物理(导体、绝缘体、半导体、超导体)练习试题
勾文六州方火为市信马学校导体、绝缘体、半导体、超导体一、认识导体和绝缘体1、预习自学〔1〕如下列图，你知道：〔1〕导线，为什么要用塑料作外壳、金属作芯吗？〔2〕只用导线外边的塑料将灯光接到电池两极上，灯泡会不会发光？2、知识点〔1〕〔1〕导体定义：的物体，叫导体。
〔2〕绝缘体定义：的物体，叫绝缘体。
〔3〕常见的导体有：等。
〔4〕常见的绝缘体有：等。
〔5〕导体和绝缘体比照导体绝缘体导电性能差异产生原因两者间关系【典型例题】1、关于导体、绝缘体，以下说法正确的选项是〔〕A．导体一定是用金属材料制成的 B．导体越长电阻越大C．绝缘体一定不能导电 D．绝缘体在一定条件下可变为导体2、关于导体和绝缘体，以下说法错误的选项是〔〕A．导体容易导电，是因为导体中有大量的自由电子 B．通常情况下，塑料、玻璃、汽油都是绝缘体C．绝缘体内缺少自由电荷，所以不容易导电 D．好的导体和绝缘体都是重要的电工材料3、如下列图两个实验电路图．〔1〕在〔a〕图中，接通开关S后，点燃酒精灯加热日光灯管灯丝，小灯泡L的亮度将，此现象说明；〔2〕在〔b〕图中，接通开关S后，用酒精灯加热废灯泡灯芯的玻璃柱，小灯泡L将，此现象说明．二、认识半导体1、预习自学〔2〕你知道右图是什么电路元件吗？你知道它的主要构成材料吗？2、知识点〔2〕〔1〕半导体定义：导电性能介于的物体，叫半导体。
〔2〕半导体的重要特性是。
〔3〕常见的半导体有硅、锗、砷化镓．〔4〕用到半导体的电路设备、电子器材有。
【典型例题】1、关于半导体，以下说法错误的选项是〔〕A．有的半导体在光照下电阻减小，利用这种半导体可以做成体积很小的光敏电阻B．常用的电器，如收音机、电脑等都利用了半导体元件C．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间D．由半导体材料制成的二极管的导电性能很特殊，它只允许电流从负极流向正极2、以下物质中属于半导体的是〔〕A．氯化钠B．砷化镓C．二氧化硅 D．镍铬合金3、关于半导体的说法错误的选项是〔〕A．半导体的导电性能受温度、光照、压力等外界因素的影响比较大B．收音机的二极管是半导体制成的C．盐水的浓度对导电性能有很大的影响，调节盐水浓度就可以使盐水成为半导体D．自动照相机里的光敏电阻就是半导体三、超导体1、预习自学〔3〕你知道超导体吗？你知道超导体有哪些特性吗？2、知识点〔3〕〔1〕超导体定义：可理解为超级导体——即：导体性能超强、没有电阻的导体。
导体、绝缘体与半导体初步区分
导体、绝缘体与半导体初步区分在物理学和材料科学领域，导体、绝缘体和半导体是三种基本分类，它们在电子传导和能级结构中具有明显的差异。
本文将初步区分这三种类型的材料，探讨它们的特性、应用和区别。
导体导体是一类能够容易传导电流的材料。
在导体中，电子可以自由移动，在外加电压下形成电流。
金属是最常见的导体，因为金属内部存在着大量的自由电子，使得电荷得以自由传导。
此外，一些导体如铜、铝等也被广泛应用于电气导线和电路中，用于传输电力或信号。
特性•电子自由度高•低电阻•电荷容易传导•一般具有金属光泽应用•电气导线•电路元件•传感器绝缘体绝缘体是一类不易传导电流的材料。
在绝缘体中，电子运动受限，难以形成电流。
绝缘体的电阻较大，不易导电，因此通常用作绝缘材料，在电器和电子设备中用于阻止电流外泄或干扰。
特性•电子自由度低•高电阻•电荷难以传导•一般不具有金属光泽应用•绝缘包覆•绝缘材料•电缆绝缘半导体半导体介于导体和绝缘体之间的一类材料。
半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，可以通过控制外界条件（如温度、掺杂等）来调节电导率。
半导体在电子学领域有广泛应用，如半导体器件、光电子器件等。
特性•电导率介于导体和绝缘体之间•外部条件可调节电导率•半导体器件种类繁多•具有光电等性质应用•集成电路•光电二极管•太阳能电池总的来说，导体、绝缘体和半导体是三种基本材料类型，它们分别具有不同的电导率、应用和特性。
通过初步区分这三类材料，我们可以更好地理解电子传导和材料科学的基本原理。
5类导体和2类导体
5类导体和2类导体5类导体和2类导体导体是指能够传递电流的物质，是电路中不可或缺的一部分。
根据其导电性质的不同，可以将导体分为不同的类型。
本文将介绍5类导体和2类导体。
一、金属导体金属是最常见的导体之一。
金属中存在大量自由电子，这些自由电子可以在金属中自由移动，从而形成了一个连续的电子云。
当外加电场作用于金属时，这些自由电子会随着电场移动，并且在金属内部形成一个稳定的电流。
二、半导体半导体是指在温度较高时表现为非常好的绝缘体，在温度较低时则表现为良好的导体。
半导体具有独特的能带结构，在它们内部存在禁带，只有满足一定条件才能通过半导体传递电流。
三、离子液体离子液体是指由正负离子组成的液态物质。
它们具有极高的离子浓度和极低的挥发性，因此可以作为优秀的溶剂和催化剂使用。
同时，由于其具有良好的离子传输性能，因此可以用作电解质、电容器和电池等器件中的导体。
四、超导体超导体是指在低温下表现出完全零电阻和完全磁通排斥的物质。
它们具有独特的能带结构和配对机制，可以使得电子之间形成一对对称的库珀对，这些库珀对可以在超导体内部自由移动，从而形成了一个稳定的电流。
五、石墨烯石墨烯是一种二维碳材料，由于其具有极高的导电性能和优异的机械性能，在近年来被广泛应用于各种领域中。
石墨烯中存在着大量的π电子云，这些π电子可以在石墨烯中自由移动，并且形成了一个连续的电流。
六、离子导体离子导体是指通过离子传输来传递电流的物质。
它们通常具有良好的离子浓度和良好的离子传输性能，并且可以用作固态离子传感器、氧化还原反应催化剂等方面。
七、聚合物导体聚合物导体是指由聚合物构成的导体。
它们通常具有良好的柔性和可塑性，并且可以用作柔性电子器件、生物传感器等方面。
总结本文介绍了5类导体和2类导体，它们分别是金属导体、半导体、离子液体、超导体、石墨烯、离子导体和聚合物导体。
每种类型的导体都具有独特的电学性质和应用领域，对于电路设计和材料科学研究都有着重要的意义。
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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：
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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
导体超导体半导体绝缘体
导体超导体半导体绝缘体导体导体是指电子自由度较高的物质，如金属、铜、铝等。
在导体中，自由电子可以在外加电场作用下自由移动，形成电流。
导体的电阻率较低，一般小于10^-8Ωm，其内部电场强度几乎为零。
超导体超导体是指在低温下（一般小于临界温度）具有零电阻和完全反射磁场的物质。
超导体的特殊性质与其内部存在的库珀对有关。
超导材料常用于磁共振成像、能源传输等领域。
半导体半导体是指介于导体和绝缘体之间的材料，如硅、锗等。
半导体中的电子自由度介于金属和绝缘体之间，在外加电场作用下只能局部移动。
半导体的电阻率介于10^-8~10^8Ωm之间，内部存在能带结构。
绝缘体绝缘体是指对电流几乎不产生响应的物质，如玻璃、空气等。
在绝缘体中，电子不能自由移动，在外加电场作用下只能发生极小的位移。
绝缘体的电阻率较高，一般大于10^8Ωm，内部存在禁带结构。
导体、超导体、半导体和绝缘体的区别1.电子自由度不同在导体中，电子具有很高的自由度，在外加电场作用下可以自由移动；在超导体中，库珀对的存在使得电子能够无阻碍地移动，形成零电阻；在半导体中，电子只能局部移动；在绝缘体中，电子不能自由移动。
2.内部结构不同导体内部没有禁带结构；超导体内部存在库珀对；半导体和绝缘体内部都存在能带结构。
3.电阻率不同导体的电阻率很低，一般小于10^-8Ωm；超导体具有零电阻特性；半导体的电阻率介于10^-8~10^8Ωm之间；绝缘体的电阻率较高，一般大于10^8Ωm。
4.应用领域不同由于其特殊性质，超导材料常用于磁共振成像、能源传输等领域；半导体广泛用于集成电路、太阳能光伏等领域；绝缘体常用于隔离电路、电容器等领域。
总结导体、超导体、半导体和绝缘体在电子自由度、内部结构、电阻率和应用领域等方面存在明显的区别。
对于不同的应用场景，需要选择合适的材料来满足需求。
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一、选择题
1．下列用品中，通常情况下属于绝缘体的是
A．金属勺B．瓷碗C．铅笔芯D．铁钉
2．当温度降低到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫做超导体。
电流通过超导体时不发热，因此超导体的应用十分广泛。
假如有室温环境中的超导体，可用它来制作
A．家用保险丝B．白炽灯灯丝C．电热丝D．输电导线
3．下列物品中使用了半导体材料的是
A．机器人B白炽灯C．滑动变阻器D，机械手表
4．将下面一个物体与小灯泡串联在电源上，闭合开关后，能使小灯泡发光的是
A．橡皮B．铅笔芯C．塑料尺D．透明胶带
5．材料科学的发展正在影响着我们的生活，下列关于材料应用的说法中正确的是
A．保险丝是利用半导体材料制成的B．利用超导材料做电热丝，电热丝会更热
C．利用钨做灯丝，是因为钨的熔点低D．试电笔外壳是用塑料制成的，因为它是绝缘材料
5.小明家装修房屋需要购买导线，关于导线种类的选择，最恰当的是：
A．强度大的铁丝B．细小价格较便宜的铝丝
C．粗一点的铜丝D．性能稳定的镍铬合金丝
6．太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电能，其主要材料是A．磁性材料B．纳米材料C．半导体D．超导体
二、填空题
7．有一种材料，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这种材料称为_______材料，电脑的微处理器就是由成千上万个这种材料制成的元件组成；某些材料在特定温度下，电阻接近于零，这种材料物理学上称之为_______材料，此处的特定温度通常_______（选填“很高”、“接近常温”或“很低”）．
8．如图（甲）所示，把玻璃珠接入电路中，闭合开关，发现小灯泡不发光。
说明：；
现给玻璃珠加热，如图乙所示，当玻璃珠加热到红炽状态时，发现小灯泡发光，说明：。
9．硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力____(选填“强”或“弱”)。
某些物质在温度很低时，电阻变为____，这就是超导现象。
如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪些情境得到应用
____(选填序号)。
①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆
10.如图所示的是插入式电阻箱的结构示意图。
它的最大电阻值是________Ω，图中A、B两个接线柱之间的电阻值是________Ω。
11.如图所示是一种自动测定邮箱内油量多少的装置，R1是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就能知道邮箱内油量的多少。
则( )
A．油量增加，R1的电阻值增大，油量表指针偏转变小
B．油量增加，R1的电阻值减小，油量表指针偏转变大
C．油量减少，R1的电阻值增大，油量表指针偏转变大
D．油量减少，R1的电阻值减小，油量表指针偏转变小
12．如图是某物理兴趣小组设计的压力传感器的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起，AB间连接有可以收缩的导线，R1为定值电阻。
可以显示出传感器所受的压力F越大，指针偏转角度越大的电表是
A．电流表
B．电压表
C．电流表、电压表都可以
D．电流表、电压表都不可以
13.如上图是四根高压输电线上的一个装置，利用这个装置将四根导线并联起来，相当于增大了导线的，从而减小了导线的，以达到减少输电线上电能损失的目的。
14．为保证司乘人员的安全，轿车上设有安全带未系提示系统。
当乘客坐在座椅上时，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带，则开关S2断开，仪表盘上的指示灯亮起；若系上安全带，则开关S2闭合，指示灯熄灭。
下列设计最合理的电路图是。