马西森定则讨论----_导体、绝缘体和半导体的划分

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材料物理性能测试思考题答案

有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。

这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。

K 状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。

但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K 状态。

X 射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显着波动，所以也把K 状态称为“不均匀固溶体”。

能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。

禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。

价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。

导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。

金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。

残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。

这个电阻反映了金属纯度和不完整性。

相对电阻率：ρ (300K)／ρ 是衡量金属纯度的重要指标。

剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。

实用中常把液氦温度下的电阻率视为剩余电阻率。

相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。

把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .01724Ω·mm 2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。

马西森定则讨论----_导体、绝缘体与半导体的划分

2 R电阻
U I R
与材料的性质有关，还与材料的长度及截面积有关 L R 单位：Ω(欧)
S
Material Performances
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一、导电性表征
3 ρ电阻率只与材料本性有关，而与导体的几何尺寸无关评定导电性的基本参数单位：Ω· m(欧· 米) 4 σ电导率愈大，材料导电性能就越好单位：S/m (西/米) 5 材料分类
SIT
(3) 能带理论：晶体中电子能级间隙很小，能级分布是准连续的，或称能带；金属中由离子产生的势场是不均匀的，而且是呈周期性变化的。同样：金属中的价电子是公有化，能量是量子化
其中： l：电子两次碰撞之间运动的平均距离(自由程)
v ：电子平均运动速度
n：单位体积内的自由电子数
m：电子质量 e：电子电荷
t
：两次碰撞之间的平均时间
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二、导电机理
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论经典电子理论的缺点：
SIT
第八章
第一节
第二节第三节
电学性能
导电性
介电性热电性
第四节
第五节第六节
压电性
热释电性铁电性
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第一节导电性能一、导电性表征
1 导电
当在材料的两端施加电压时，材料中有电流流过欧姆定律
h2

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。

高三物理总结半导体与电子学

高三物理总结半导体与电子学高三物理总结：半导体与电子学在高三物理学习过程中，半导体与电子学是一个重要的章节。

本文将对半导体与电子学进行总结，包括导体、半导体、绝缘体的区别与特性、半导体材料的制备与掺杂、PN结的形成与性质以及半导体器件的应用等内容。

一、导体、半导体和绝缘体导体、半导体和绝缘体是物质的三个基本分类，它们在电子学中扮演着不同的角色。

导体具有很好的导电性能，其导电性主要是由于自由电子的存在和流动而产生的。

金属是最常见的导体。

在导体中，自由电子的数量非常多，它们可以自由地在导体内部运动。

半导体与导体相比，具有中等的导电性能。

它的导电性主要依赖于掺杂效应。

掺杂可以增加或减少半导体中的载流子浓度，从而使其导电性能发生变化。

绝缘体是一种不导电的物质，其导电性非常差。

绝缘体中几乎没有自由电子的存在，因此它不能有效地传导电流。

二、半导体材料的制备与掺杂半导体材料的主要原料是硅和锗。

制备半导体材料需要经过多个步骤，包括熔炼、晶化、切割和抛光等工艺。

最终制备出来的半导体材料具有晶体结构和高纯度。

半导体材料的导电性能可以通过掺杂来控制。

掺杂是将一些杂质原子引入半导体材料中，从而改变其导电性能。

掺杂可以分为n型掺杂和p型掺杂。

n型掺杂是指引入能够提供自由电子的杂质原子，如磷原子和砷原子。

p型掺杂是指引入能够提供空穴（缺电子）的杂质原子，如硼原子和铝原子。

三、PN结的形成与性质PN结是半导体器件中常见的一种结构，它由n型半导体和p型半导体的结合而成。

在PN结的形成过程中，通过热扩散将n型半导体和p型半导体相互接触，在接触面的近处形成一个耗尽层。

耗尽层内部没有可自由移动的载流子，形成了电场。

PN结的性质主要包括正向偏置和反向偏置两种情况。

在正向偏置情况下，当外加电压大于零时，将使得耗尽层变窄，载流子能够通过PN结的结界面进行扩散，形成电流。

而在反向偏置情况下，当外加电压小于零时，将增宽耗尽层，使得PN结失去导电性能。

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。

材料物理性能测试思考题答案

灵验电子数：没有是所有的自由电子皆能介进导电，正在中电场的效率下，惟有能量靠近费稀能的少部分电子，圆有大概被激励到空能级上去而介进导电.那种真真介进导电的自由电子数被称为灵验电子数.之阳早格格创做K状态：普遍与杂金属一般，热加工使固溶体电阻降下，退火则落矮.但是对付某些身分中含有过度族金属的合金，纵然金相领会战Ｘ射线领会的截止认为其构制仍是单相的，但是正在回火中创制合金电阻有反常降下，而正在热加工时创制合金的电阻明隐落矮，那种合金构制出现的反常状态称为K状态.X射线领会创制，组元本子正在晶体中没有匀称分集，使本子间距的大小隐著动摇，所以也把K状态称为“没有匀称固溶体”.能戴：晶体中洪量的本子集中正在所有，而且本子之间距离很近，以致离本子核较近的壳层爆收接叠，壳层接叠使电子没有再限制于某个本子上，有大概变化到相邻本子的相似壳层上去，也大概从相邻本子疏通到更近的本子壳层上去，进而使本本处于共一能量状态的电子爆收微强的能量好别，与此相对付应的能级扩展为能戴.禁戴：允许被电子吞噬的能戴称为允许戴，允许戴之间的范畴是没有允许电子吞噬的，此范畴称为禁戴.价戴：本子中最中层的电子称为价电子，与价电子能级相对付应的能戴称为价戴.导戴：价戴以上能量最矮的允许戴称为导戴.金属资料的基础电阻：理念金属的电阻只与电子集射战声子集射二种体制有关，不妨瞅成为基础电阻，基础电阻正在千万于整度时为整.残存电阻(结余电阻)：电子正在杂量战缺陷上的集射爆收正在有缺陷的晶体中，千万于整度下金属浮现结余电阻.那个电阻反映了金属杂度战没有完备性.相对付电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属杂度的要害指标.结余电阻率ρ’：金属正在千万于整度时的电阻率.真用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为结余电阻率.相对付电导率：工程中用相对付电导率( IACS%) 表征导体资料的导电本能.把国际尺度硬杂铜(正在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率动做100% , 其余导体资料的电导率与之相比的百分数即为该导体资料的相对付电导率.马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)正在一级近似下，分歧集射体制对付电阻率的孝敬不妨加法供战.ρ’：决断于化教缺陷战物理缺陷而与温度无关的结余电阻率.ρ(T)：与决于晶格热振荡的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对付热振荡本子的碰碰.晶格热振荡：面阵中的量面(本子、离子)盘绕其仄稳位子附近的微强振荡.格波：晶格振荡以弹性波的形式正在晶格中传播，那种波称为格波，它是多频次振荡的推拢波.热容：物体温度降下1K时所需要的热量(J/K)表征物体正在变温历程中与中界热量接换个性的物理量，间接与物量里里本子战电子无准则热疏通相通联.比定压热容：压力没有变时供出的比热容.比定容热容：体积没有变时供出的比热容.热导率：表征物量热传导本领的物理量为热导率.热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它不妨领会为二部分，晶格热振荡产死的热阻(ωp)战杂量缺陷产死的热阻(ω0).导温系数或者热扩集率：它表示正在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截里积的热量.热导率的单位：W/(m·K)热领会：通过热效力去钻研物量里里物理战化教历程的真验技能.本理是金属资料爆收相变时，伴伴热函的突变.反常伸展：对付于铁磁性金属战合金如铁、钴、镍及其某些合金，正在仄常的伸展直线上出现附加的伸展峰，那些变更称为反常伸展.其中镍战钴的热伸展峰进与为正，称为正反常；而铁战铁镍合金具备背反常的伸展个性.接换能：接换能E ex=－2Aσ1σ2cosφ A—接换积分常数.当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自收排列共一目标，即爆收自收磁化.当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反背仄止排列，即爆收反铁磁性.接换能是近邻本子间静电相互效率能，各背共性，比其余各项磁自由能大102～104数量级.它使强磁性物量相邻本子磁矩有序排列，即自收磁化.磁滞耗费：铁磁体正在接变磁场效率下，磁场接变一周，B-H直线所描画的直线称磁滞回线.费，常常以热的形式而释搁.技能磁化：技能磁化的真量是中加磁场对付磁畴的效率历程即中加磁场把各个磁畴的磁矩目标转到中磁场目标(战)或者近似中磁场目标的历程.技能磁化的二种真止办法是的磁畴壁迁移战磁矩的转化.请画出杂金属无相变时电阻率—温度关系直线，它们分为几个阶段，各阶段电阻爆收的体制是什么？为什么下温下电阻率与温度成正比？1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ；2—ρ电-声∝T 5 ( T< <ΘD )；3—ρ电-电∝T 2 ( T ≈2K )分为三个阶段：(1)温度T > (2/ 3)ΘD 阶段, 电阻率正比于温度，即ρ(T) =αT .电阻爆收的体制是电子—声子(离子)集射.(2)温度T< <ΘD 阶段，电阻率与温度成五次圆关系, 即ρ∝T 5.电阻爆收的体制是电子—声子(离子)集射，(3)正在极矮温度(T ≈2K)ρ∝T 2 , 电阻爆收的体制是电子—电子之间的集射.*2=L n e 称为集射系数).对付金属去道，温度降下离子热振荡的振幅愈大，电子便愈易受到集射，故不妨认也便与温度成正比(果为式子中其余的量均与温度无关)，那便是下温下电阻率与温度成正比的本果.用电阻法钻研金属热加工时为什么要正在矮温？根据马西森定律, 热加工金属的电阻率可写成ρ= ρ′+ρM式中：ρM 表示与温度有关的退火金属电阻率；ρ′是结余电阻率.真验道明，ρ′与温度无关，换止之，dρ/ dT 与热加工程度无关.总电阻率ρ愈小，ρ′/ ρ比值愈大，所以ρ′/ ρ的比值随温度落矮而删下.隐然，矮温时用电阻法钻研金属热加工更为符合.从导体、半导体、绝缘体资料能戴结构领会其导电本能分歧的本果.导体：价戴与导戴沉叠，无禁戴.或者价戴已被电子挖谦，那种价戴自己即为导戴.那二种情况下价电子皆是自由的，便像金属具备洪量的那样的自由电子，所以具备很强的导电本领.半导体战绝缘体：谦价戴战空导戴之间具备禁戴.半导体：禁戴宽度小，正在热、光等中界条件效率下，价戴中的部分电子有大概赢得脚够的能量而越过禁戴到达其上头的空戴，产死导戴.而且价戴中出现了电子留住的空穴.导戴中的电子战价戴中的空穴正在电场的效率下沿好同的目标定背移动，爆收电流.导戴中的电子导电战价戴中的空穴导电共时存留的导电办法称为本征导电，其个性是介进导戴的电子战空穴浓度相等，那种半导体称为本征半导体.绝缘体：禁戴宽度很大，电子很易越过禁戴到达其上头的空戴，中电场的效率下险些没有爆收电流.金属资料电阻爆收的真量.当电子波通过一个理念晶体面阵时(0K) , 它将没有受集射；惟有正在晶体面阵完备性受到益害的场合, 电子波才受到集射(没有相搞集射) , 那便是金属爆收电阻的基本础基本果.由于温度引起的离子疏通(热振荡) 振幅的变更(通时常使用振幅的均圆值表示)，以及晶体中同类本子、位错、面缺陷等皆市使理念晶体面阵的周期性受到益害.那样，电子波正在那些场合爆收集射而爆收电阻，落矮导电性.为什么金属资料的导电性随温度的降下而落矮，而非金属资料的导电性随温度的降下而降下？对付于金属资料：温度降下，晶格热振荡加剧，声子电阻率降下，而结余电阻率没有变，故金属资料的导电性随温度的降下而落矮.对付于非金属资料：温度降下，资料的电子或者载流子疏通本领巩固，数量也减少，传播电荷的本领巩固，导电性巩固.金属资料受力后电阻率的变更.(1)推力正在弹性范畴内单背推伸或者扭转应力能普及金属的ρ，并有(2)压力对付大普遍金属去道，正在受压力情况下电阻率落矮压力系数，为背.险些所有杂元素随温度变更电阻压力系数险些没有变.仄常金属元素：电阻率随压力删大而下落；(铁、钴、镍、钯、铂、铱、铜、银、金、锆、铪等)反常金属元素：碱金属、碱土金属、稀土金属战第V 族的半金属，它们有正的电阻压力系数，但是随压力降下一定值后系数变号，钻研标明，那种反常局里战压力效率下的相变有关.下压力还能引导物量的金属化，引起导电典型的变更，而且有帮于从绝缘体—半导体—金属—超导体的某种转化.固溶、热加工对付金属资料电阻率的效率及本果.产死固溶体时，导电本能落矮.纵然是正在矮导电性的金属中溶进下导电性的金属溶量也是如许，但是电阻随身分连绝变更而无突变.对付于连绝固溶体，当组元A 溶进组元B 时，电阻由B 组元的电阻值渐渐删大至极大值后再渐渐减小到A 组元的电阻值.本果：(1)引起晶体面阵畸变，减少了电子的集射，本子半径好越大，固溶体的电阻也越大；(2)杂量对付理念晶体的局部益害；(3)合金化引起能戴结构变更，移动费米里(0K 时电子最下能级)并改变了电子0(1)γρρασ=+能态的稀度战灵验导电电子数；(4)合金化效率弹性常数，使面阵振荡的声子谱改变.普遍，热加工引起电阻率删大.室温下测得经相称大的热加工变形后杂金属(如铁、铜、银、铝)的电阻率, 比已经变形的总合只减少2%～6%.惟有金属钨、钼例中, 当热变形量很大时, 钨电阻可减少30%～60% , 钼减少15%～20%.普遍单相固溶体经热加工后, 电阻可减少10%～20%.而有序固溶体电阻减少100% , 以至更下.也有好同的情况, 如Ni-Cr，Ni-Cu-Zn，Fe-Cr-Al等中产死K状态, 则热加工变形将使合金电阻率落矮.本果：热加工引起金属晶格畸变，减少电子集射几率；共时也会引起金属晶体本子分离键的改变，引导本子间距变更.固溶体的有序化对付其电阻率有何效率？为什么？固溶体爆收有序时，其电阻率明隐落矮.固溶体爆收有序化时对付导电性的效率：(1)使面阵顺序性加强，缩小了对付电子的集射而使电阻率落矮(2)使组元间的相互化教效率加强，使灵验电子数缩小，进而引起电阻率的降下.上述二种好同的效率中，第一种效率占主宰职位，果此有序化普遍表示为电阻率落矮.有序化程度越下，电阻率便越矮.将下列物量按热导率大小排序，并道明缘由：(1)铬(2)银(3)Ni-Cr合金(4)石英(5)铁(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英银正在五种物量中导电本能最好，铁次之.合金热导率常常小于杂金属.铬的本量比较靠近半导体.石英是绝缘体.导电率：(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.根据魏德曼—弗兰兹定律，热导率与电导率之间存留如下关系：所以，(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.为什么道资料热教本能的物理真量皆与晶格热振荡有关?固体资料的百般热教本能便其物理真量而止，均与形成资料的量面(本子、离子)热振荡有关.固体资料由晶体或者非晶体组成，面阵中的量面（本子、离子）经常盘绕其仄稳位子做微强振荡，那种振荡称为晶格热振荡.资料中量面之间的振荡存留的关系战效率.资料内能的真量、热容的物理真量.C p与C v的物理意思是什么？是可通过真验丈量？C p与C v哪个大，为什么？若温度降下时物体的体积没有变，物体吸支的热量只用去谦脚温度降下物体内能的减少，此种条件下的热容称为定容热容(C v).若温度降下时物体的压力没有变，物体吸支的热量除了用去谦脚温度降下物体内能的减少中，还对付中搞功，此种条件下的热容称为定压热容(C p).对付于金属，C v没有克没有及间接通过真验丈量，需由真验测得C p，再换算得到C v.C p大于C v，那是果为定压比热容中含有体积伸展功，2mα-=VP VV Tc cK.故正在相共品量的条件下，C p更大.资料热容随温度的变更顺序.Ⅰ区：T：0～5K，C v∝TⅡ区： c v∝T3，T达到时，C v＝3R.Ⅲ区： c v＞3R，减少部分主假如自由电子热容的孝敬.热容体味定律的真量及其与本量切合的情况.若晶体有N个本子，则有3N个自由度.金属本子的热振荡既具备动能，又具备位能，二者没有竭天相互变换，且仄稳动能与仄稳位能统计天相等(每个振荡自由度仄稳动能战仄稳位能皆为U m＝3NkT＝3RT.金属的定容摩我热容为：热容体味定律杜隆－珀替定律(Dulong-Petit rule)的真量是所有金属的摩我热容是一个与温度无关的常数，其数值靠近于3R.与本量切合的情况是：(1)认为热容与温度无关，与究竟没有符.(2)认为所有元素热容相共，形成化合物时，分子热容等于各本子热容之战，与究竟没有真足相符.(3)矮温时、沉元素与究竟没有共很大.(4)除沉元素中，大部分元素与固体物量正在非矮温时，与究竟格中靠近.与本量没有切合的本果：假设与前提问题，本子(百般元素、所有温度)仄稳动能、位能相等，模型过于简化.把本子的振荡能量瞅做是连绝的，没有切合能量没有连绝性的量子化条件.热容爱果斯坦模型、德拜模型的前提及其与究竟切合情况，没有真足相符的本果.爱果斯坦模型(1)前提：晶格中每个本子(离子)皆正在其格面做振荡，各个本子的振荡是独力而互没有依好，每个本子皆具备相共的周围环境，果而其振荡频次v皆是相共的，本子振荡的能量是没有连绝的、量子化的.可把本子的振荡瞅做是谐振子的振荡. (2)究竟切合情况：正在下温时热容战杜隆—珀替定律普遍，并战热容直线切合得较好.值普遍正在100～300K范畴.(3)没有真足相符的本果：正在矮温时，热容与温度之间的关系中存留指数项，没有切合真验的C v=T3 关系，即随着温度的落矮，爱果斯坦热容表里值比真验值要更快天下落而趋近于整.本果正在于把本子的振荡瞅成是孤坐的，并忽略了振子振荡频次的没有共.德拜模型(1)前提：正在爱果斯坦量子热容表里前提上加以完备的.认为：晶体中各本子间存留着弹性的斥力战吸力，那种力使本子热振荡相互受牵连而达到相邻本子间协做天振荡.波少较少，属于声频波范畴(相称于弹性振荡波).由于弹性波波深刻大于晶格常数，可近似天把晶体视为连绝介量，把弹性波的振荡也可近似天视为连绝的，其振荡频次可连绝分集正在整到v m之间.(2)究竟切合情况：正在下温下本子皆险些以最大频次振荡，果而使热容靠近于一个常数.此时德拜热容表里与典范热容表里、爱果斯坦热容表里普遍.正在矮温时，金属温度降下所吸支的热量主假如用去加强晶格的振荡，纵然得具备下频振荡的振子数慢遽天删加，C v与T3 成正比.当T=0K时，C v=0.那也真足切合真验顺序. (3)没有真足相符的本果：正在很靠近0K的温度范畴，德拜热容表里与真验顺序存留着偏偏好.本果正在于德拜表里只思量了晶格振荡对付热容的孝敬，而已思量自由电子对付热容的孝敬.正在极矮的温度下，由于晶格振荡的能量已趋近于整，自由电子的动能便没有成被忽略，它成为对付热容的主要孝敬者.资料热容与温度关系的体味公式.会使釉层脱资料热伸展系数随温度的变更情况.资料热伸展的机理.格律乃森定律的真量及本果.格律乃森(Grüneisen)从晶格振荡表里导出金属体伸展系数与热容间存留的关系式：式中：γ是格律乃森常数，是表示本子非线性振荡的物理量，普遍物量γ正在1 .5 - 2 .5 间变更；K 是体积模量； V 是体积；C V 是等容热容.从热容表里知, 矮温下C V 随温度T 3 变更, 则伸展系数正在矮温下也按T 3 顺序变更, 即伸展系数战热容随温度变更的个性基础普遍.体伸展系数与定容热容成正比，它们有相似的温度依好关系，正在矮温下随温度降下慢遽删大，而到下温则趋背仄缓.固溶战热加工对付资料的λ(热导率)有何效率？为什么？程减小，热哪些果素会效率资料的热导率？怎么样效率？(1)对付于杂金属，效率其电导率果素有：温度、晶粒大小、晶背、杂量.简直天去道：根据导热体制不妨推论下电导率的金属便有下的热导率.①热导率与温度关系：正在矮温时, 热导率随温度降下而没有竭删大，并达到最大值.随后，热导率正在一小段温度范畴内基础脆持没有变；当温度降下到某一温度后，热导率启初慢遽下落，并正在熔面处达到最矮值.但是像铋战锑那类金属熔化时, 它们的热导率减少一倍，那大概是过度至液态时，共价键合减强，而金属键合加强的截止.正在德拜温度以上略成直线关系， 0(1)r T λλα=+.正在德拜温度以下，某些金属的热导率按照格留涅申定律而变更，-3T λα=铁磁性金属或者合金的热导率与温度直线正在居里面时有转合.②晶粒大小的效率：普遍情况是晶粒细大，热导率下；晶粒愈细，热导率愈矮. ③坐圆晶系的热导率与晶背无关.非坐圆晶系晶体热导率表示出各背同性. ④所含杂量热烈效率热导率.当加进少量杂量时，组元的热导率落矮很剧烈，但是随着浓度的减少对付热导率的效率要小得多.(2)对付于合金二种金属形成连绝无序固溶体时, 溶量组元浓度愈下, 热导率落矮愈多, 而且热导率最小值靠拢本子浓度50%处.当组元为铁及过度族金属时，热导率最小值比50%处有较大的偏偏离.当为有序固溶体时，热导率普及，最大值对付应于有序固溶体化教组分.(3)对付于无机非金属资料比较而止, 金属资料热导率的效率果素比较简朴，而无机非金属资料便搀杂一面.果此，金属资料热导率的效率果素对付无机非金属资料皆共样的灵验率，不过由于陶瓷资料相结构搀杂一面，包罗玻璃相战一定孔隙率.①化教组成的效率：对付于无机非金属资料去道，资料结构的相对付本子品量愈小，稀度愈小，弹性模量愈大, 德拜温度愈下, 则热导率愈大, 所以沉元素的固体战分离能大的固体热导率较大，固溶体的情况与金属固溶体的变更趋势相似，战金属固溶体类似，杂量浓度很矮时，杂量落矮热导率效力格中明隐；杂量浓度删下时，杂量效力减强，正在矮温下杂量效力将会更隐著.②晶体结构的效率：晶体结构愈搀杂，晶格振荡的非线性程度愈大，其集射程度愈大，果此声子仄稳自由程较小，所以热导率便矮了.③晶粒大小战各背同性的效率：与对付金属的热导率效率相共.共样化教组成的多晶体的热导率总比单晶小.④非晶体的热导率：非晶体的热导率正在所有温度下皆比晶体小.玻璃是无机的非晶体资料，其热导率变更有其特殊性.相中.热导率不妨按下式估计：式中：κc、κd分别为连绝相战分别相的热导率；φd为分别相的体积分数.⑥气孔率的效率：无机资料常含有气孔，气孔对付热导率的效率较搀杂.如果温度没有是很下，且气孔率没有大，尺寸很小，分集又匀称，不妨认为此时的气孔是复相陶瓷的分别相, 此时热导率不妨按上式处理.不过由于与固相相比，其热导率很小，不妨近似认为整, 且κc/κd很大，此时κ≈κs ( 1-φ气孔).式中：κs为陶瓷固相热导率；φ气孔为气孔的体积分数.思量气孔的辐射传热时，按下式估计：式中：P 为气孔里积分数；PL 是气孔的少度分数；ε为辐射里的热收射率；G 是几许果子；纵背少条气孔G=1，横背圆柱形气孔G =π/4, 球形气孔G = 2/ 3；d 是气孔最大尺寸.(5)对付于本征半导体正在本征半导体中，导戴中电子战价戴中的空穴随温度降下而减少，那引导热导率随温度降下而降下.不妨采与哪些步伐普及资料的磁导率？其表里依据是什么？(1)与消资料中的杂量；(2)把晶粒培植到脚够大并呈等轴状；(3)产死再结晶织构；(4)采与磁场中退火.(1)的表里依据是如当杂量固溶正在资料中会制成面阵扭直，当杂量呈夹杂物存留时则使畴壁脱孔，那皆市给畴壁迁移制成阻力，引导磁导率下落，矫顽力降下.(2)的表里依据是晶粒脚够大，使得晶界缩小，畴壁迁移变得越收简单.(3)的表里依据是再结晶织构具备目标性，正在该目标的磁导率会明隐删大.(4)的表里依据是正在沿轴背的磁场中缓缓热却时，磁畴将正在室温磁化时沿应伸少(正在正磁致伸缩情况下)的目标预先伸少，那样通过磁场中退火的样品，其磁致伸缩将无妨碍磁化，样品的磁化将变得越收简单，进而正在该目标会有下的磁导率.铁磁性物量中的相互效率能有哪些？各有什么个性？其中哪种能量最大？铁磁性物量中的相互效率能有：磁晶各背同本能、磁弹本能、接换效率能、退磁能.磁晶各背同本能是指沿分歧晶轴目标的能量好.其个性是正在易磁化轴上，磁晶各背同本能最小.物体正在磁化时要伸少(或者中断)，如果受到节制，没有克没有及伸少(或者支缩)，则正在物体里里爆收压应力(或者推应力)，物体里里将爆收的磁弹本能.其个性是物体里里缺陷、杂量等皆大概减少其磁弹本能.接换效率能是指近邻本子间静电相互效率能，其个性是各背共性，比其余各项磁自由能大102～104数量级.它使强磁性物量相邻本子磁矩有序排列，即自收磁化.而其余各项磁自由能退磁能是指退磁场与铁磁体的相互效率能.其个性是退磁能与资料的退磁果子N，磁化强度M的仄圆成正比.N值、M2越大，退磁能越大.总的去道，磁晶各背同本能、磁弹本能、退磁能没有改变其自收磁化的真量，而仅改变其磁畴结构.其中，接换效率能的能量最大.物量抗磁性爆收的基础是什么？为什么所有物量正在磁场中皆爆收抗磁性？表里钻研道明, 抗磁性基础于电子轨讲疏通, 故不妨道所有物量正在中磁场效率下均应有抗磁性效力.但是惟有本子的电子壳层真足挖谦了电子的物量, 抗磁性才搞表示出去, 可则抗磁性便被别的磁性掩盖了.无中H的时间：电子壳层已挖谦的本子总磁矩为0.有中H效率时：纵然总磁矩为0的本子，也会爆收磁矩.没有管循轨疏通的目标是绕H轴背顺时针仍旧顺时针，电子的循轨疏通正在中H效率下皆市爆收抗磁矩,即爆收的附加磁矩经常与中H目标好同，那便是物量爆收抗磁性的本果.物量顺磁性爆收的基础是什么？物量的顺磁性是怎么样爆收的？物量顺磁性爆收的基础是：本子(离子)的固有磁矩.无中H的时间：由于热疏通的效率，固有磁矩的与背为无序的，宏瞅上无磁性.中H效率下：固有磁矩与H效率，有较下的静磁能，为落矮静磁能，固有磁。

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。

马西森定则讨论----_导体、绝缘体和半导体的划分

1
5 材料分类
导体
半导体绝缘体
10-5
109
导电能力相差很大，决定于材料的结构与导电本质
Material Performances
Sy
Ω·m
二、导电机理
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论
电子气
离子构成了晶格点阵，形成一个均匀电场
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论
其中：
金属的导电性取决于自由电子的数量、平均自由程
和平均运动速度
l：电子两次碰撞之间运动的平均距离(自由程)
v ：电子平均运动速度
n：单位体积内的自由电子数
m：电子质量
e：电子电荷
t ：两次碰撞之间的平均时间
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马西森定则讨论----_导体、绝缘体和半导体的划分
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第一节导电性能一、导电性表征
1 导电
当在材料的两端施加电压时，材料中有电流流过
2 R电阻
欧姆定律
IU R
与材料的性质有关，还与材料的长度及截面积有关
二、导电机理
1 金属及半导体的导电机理 (1)经典电子理论
经典电子理论的缺点：自由电子数越多导电性越好：二、三价金属比一价金属自由电子数多，但导电性差；不能解释电阻率与温度间的定量关系；不能解释超导现象。
Material Performances
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半导体物理基础知识

半导体物理基础知识————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：半导体物理基础知识1.1导体，绝缘体和半导体ﻩ自然界的各种物质就其导电性能来说、可以分为导体、绝缘体和半导体三大类。

导体具有良好的导电特性，常温下，其内部存在着大量的自由电子，它们在外电场的作用下做定向运动形成较大的电流。

因而导体的电阻率很小,只有金属一般为导体，如铜、铝、银等,它们的电阻率一般在10–4欧姆·厘米以下。

绝缘体几乎不导电,如橡胶、陶瓷、塑料等。

在这类材料中，几乎没有自由电子,即使受外电场作用也不会形成电流,所以，绝缘体的电阻率很大，它们的电阻率在1０９欧姆·厘米以上。

半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、硒等，它们的电阻率通常在之间。

半导体之所以得到广泛应用,是因为它的导电能力受掺杂、温度和光照的影响十分显著。

如纯净的半导体单晶硅在室温下电阻率约为,若按百万分之一的比例掺入少量杂质（如磷)后，其电阻率急剧下降为,几乎降低了一百万倍。

半导体具有这种性能的根本原因在于半导体原子结构的特殊性。

它具有如下的主要特征。

(ｌ)杂质影响半导体导电性能在室温下，半导体的电阻率在10–4~109欧姆·厘米之间。

而且，加入微量杂质能显著改变半导体的导电能力。

掺入的杂质量不同时，可使半导体的电阻率在很大的范围内发生变化。

另外,在同一种材料中掺入不同类型的杂质,可以得到不同导电类型的材料。

(2）温度影响半导体材料导电性能温度能显著改变半导体的导电性能。

在一般的情况下,半导体的导电能力随温度升高而迅速增加,也就是说,半导体的电阻率具有负温度系数。

而金属的电阻率具有正温度系数,且随温度的变化很慢。

(３）有两种载流子参加导电在半导体中,参与导电的载流子有两种。

一种是为大家所熟悉的电子,另一种则是带正电的载流子，称为空穴。

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。

绝缘体和半导体材料电子结构解读

绝缘体和半导体材料电子结构解读绝缘体和半导体是两种常见的材料，它们在电子结构上有一些显著的差异。

理解这些材料的电子结构对于我们深入探究它们的性质和应用具有重要意义。

本文将对绝缘体和半导体材料的电子结构进行解读，并探讨它们之间的区别。

首先，我们将从绝缘体的电子结构开始。

绝缘体是指在常温下电导极低的材料，由于其能带结构与电子填充状态之间存在较大的能隙，使得在常温下电子很难跃迁到导带，导致电导率极低。

绝缘体的电子结构主要由价带和导带组成。

价带是指占据态较高的能级区域，其中填充着与原子核连接较紧密的价电子。

导带则是位于更高的能级区域，通常是空的或仅填充有少量电子。

绝缘体中的能隙是指价带和导带之间的能量差距，通过这一能隙可确定电子的跃迁能力。

由于绝缘体的能量带结构较宽，电子不能轻易越过能隙跃迁到导带，导致电流难以通过材料。

相比之下，半导体材料的电子结构与绝缘体有一定的相似之处，但也存在一些重要的区别。

半导体是介于绝缘体和导体之间的一类材料，其电导率介于两者之间。

半导体材料的电子结构与绝缘体类似，同样由价带和导带组成。

然而，半导体中的能隙较绝缘体要小很多，电子在外部刺激下容易跃迁到导带，从而导致电导率较高。

半导体的电导特性可以通过控制材料的杂质和施加外部电场来调节。

半导体材料电子结构的特殊之处是通过外加能量（如热激发或光照射）可以使得价带中的电子跃迁到导带中，形成自由电子和空穴。

自由电子和空穴在半导体中的扩散与复合过程决定了材料的电导率。

杂质掺杂可以引入额外的能级，从而影响电子的自由度和导电性能。

N 型半导体和P型半导体分别指的是掺杂了施主杂质和受主杂质的半导体。

施主杂质会引入额外的自由电子，从而增加电导率，而受主杂质则引入额外的空穴，同样也会影响导电性能。

为了更好地理解绝缘体和半导体材料的电子结构，我们还需考虑外部因素对电子行为的影响。

温度是一个重要的外部因素，会影响材料中的电子能级分布和热涨落行为。

将温度升高会导致价带中的电子能级上升，使得更多的电子能够跃迁到导带，从而增加材料的电导率。

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。

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。

物性讲义(电学)-导体-半导体-绝缘体

但当退火温度高过再结晶温度时，电阻反又增大，原因是再结晶后新晶粒的晶界阻碍了电子运动。
淬火能够固定金属在高温时空位的浓度，从而产生残余电阻。淬火温度愈高空位浓度愈高，则残余电阻率就越大。
6. 几何尺寸效应
当导电电子的自由程同试样尺寸是同一数量级时，将产生显著的“尺寸效应”，电阻率随试样尺寸减小而显著增大。这一现象对研究和测试金属薄膜和细丝材料（厚度 l－ 10nm）的电阻非常重要。
半导体的能带结构,满带与空带之间也是禁带，但是禁带很窄（E g 约0.1～2 eV )。
三、导电性的表征参数
1.电阻R与电阻率ρ I = U R=rL/S
2.电导与电导率σ：电阻率R的倒数，电导率越大，
材料导电性越好。
3.导体、半导体与绝缘体
导体： ρ ＜10 －5 。•m
纯金属ρ：10 ～1－08
过渡族以外的金属 α≈4×10-3℃-1 过渡族金属特别是磁性金属α较大，如铁的α＝6×10-3
性能见图2.4
●低温时
电阻主要来源于“电子－电子”散射，电阻与温度的平方成正比。
●高温时，增加1.5~2倍，金属原子规则排列遭到破坏，电子散射增加所致；也有例外，如Sb金属。
普通非过渡族金属的电阻与温度的关系如下： 2
－7 •m
合金ρ：10 ～1－07
。－5 •m
半导体：ρ在10 －～3 10 9 。•m
绝缘体：ρ＞10 9 。•m
1.2 金属的导电性
一、金属的导电机制与马基申定则
●用量子电子理论和能带理论可导出所有材料的电导
率：
=
ne 2m
2
= L (碰撞时间间隔）
此式完整地反应了晶体导电的物理本质。

导体半导体绝缘体电导率

导体半导体绝缘体电导率导体、半导体和绝缘体是物质的常见分类，它们是根据物质的电导率来划分的。

电导率是描述物质导电性的一个物理量，它与物质中电子的自由度有着密切的关系。

首先我们来了解导体。

导体是指电阻较低的物质，其电导率较高。

导体中有大量自由电子，这些电子能够在物质内部自由流动，形成电流。

导体通常是金属或者特定的合金，如铜、铝、银等。

从微观角度来看，导体中的金属原子形成一个紧密堆积的结构，电子能够在原子之间自由运动。

这使得导体具有很好的电流传导能力。

导体的电导率通常用电阻率（ρ）来表示。

电阻率是指导体单位长度和单位横截面积下的电阻大小。

导体的电阻率一般较低，常常在10^-8 Ω·m的范围内。

由于导体中的电子自由度高，它们能够迅速地响应外加电场，形成一个电流。

这使得导体广泛应用于电线、电路和电子设备等领域。

接下来是半导体。

半导体是一类介于导体和绝缘体之间的物质。

半导体比导体的电导率要低，但又比绝缘体的电导率要高。

在半导体中，电子的自由度要低于导体，但还是能够在一定程度上自由移动。

这是由于半导体中掺入了适量的杂质，形成了导电和不导电区域。

半导体的电导率通常是通过掺杂和温度来调节的。

掺杂是在半导体晶体中引入一些杂质，来改变半导体的导电性能。

通常以五价或者三价元素掺入四价半导体为例，五价元素会提供多余的电子，形成n型半导体；而三价元素会导致空穴，形成p型半导体。

当n型半导体和p型半导体结合时，形成p-n结，这种结构就是半导体二极管。

最后是绝缘体。

绝缘体是电阻非常高的物质，电导率较低到几乎不能导电。

在绝缘体中，电子的自由度非常低，几乎不能自由移动，阻止了电流的流动。

绝缘体通常是非金属物质，如玻璃、塑料和橡胶等。

绝缘体的电导率一般在10^15 Ω·m以上，比导体和半导体的电导率要高出很多个数量级。

由于绝缘体具有较高的电阻，所以能够有效地隔离和阻止电流的流动。

这种特性使得绝缘体广泛应用于电气绝缘、绝缘塑料制品和电子组件等领域。

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。

导体绝缘体和半导体的能带论解释

定义：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。
空穴是一个带有正电荷，具有正有效质量的准粒子。它是在整个能带的基础上提出来的，它代表的是近满带中所有电子的集体行为，因此，空穴不能脱离晶体而单独存在，它只是一种准粒子。
在金属中，其导带部分填充，导带中有足够多的载流子（电子
或空穴），温度升高，载流子的
数目基本上不增加。但温度升高，
原子的热振动加剧，电子受声子
散射的几率增大，电子的平均自
由程减小。因此，金属的电导率
随温度的升高而下降。
T
如果半导体中存在一定的杂质，其能带的填充情况将有所改变，可使导带中出现少量电子或价带中出现少量空穴，从而使半导体有一定的导电性，称为非本征导电性。
能态是空的。
能带中每个电子对电流的贡献 -ev(k)，因此带中所有
电子的贡献为：
J
1 V
e v k
k
求和包括能带中所有被占据态。
一. 满带电子不导电
在 k 空间中，对于同一能带有 En k En -k
容易证明，对于同一能带，处于k态和处于－k态的电子具有大小相等方向相反的速度。
v
k
1
满带中缺了少数电子就会有一定的导电性，这种近满带的情形在半导体中特别重要，要描述近满带中电子的运动，由于涉及到数目很大的电子的集体运动，因而在表述上十分不便，为此，引入空穴的概念，将大量电子的集体运动等价地变为少数空穴的运动，从而大大简化了有关近满带的问题，使满带顶附近缺乏一些电子的问题与导带底有少数电子的问题十分相似。

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