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導(dǎo)體和絕緣體的區(qū)別在于什么

從微觀角度來看，導(dǎo)體和絕緣體的差別在于其中電子的能量和動(dòng)量分布不同。按照量子力學(xué)的觀點(diǎn)，電子在獨(dú)立原子中的能量分布不是連續(xù)的，而是一個(gè)個(gè)離散的能級(jí)。在固體材料內(nèi)部的原子是按照一D空間規(guī)律排列的，原子和原子之間存在化學(xué)鍵形式的相互作用，而原子核外的電子也將因周邊原子的“干擾”，這樣原先的每個(gè)離散能級(jí)將會(huì)在其附近劈裂。固體中原子個(gè)數(shù)是阿伏伽德羅常數(shù)量級(jí)，這樣電子的能級(jí)就會(huì)在附近劈裂成如此量級(jí)之多的一系列準(zhǔn)連續(xù)的能級(jí)，從而形成了由原先的一個(gè)個(gè)離散能級(jí)展寬成一條條準(zhǔn)連續(xù)的“能帶”。電子在能帶中的填充情況就決定了材料的導(dǎo)電能力：電子只允許有在能帶上對(duì)應(yīng)的能量，而對(duì)于帶間的能量是被禁止的，電子能否被電場(chǎng)順利驅(qū)動(dòng)就取決于電子是否可以順利躍遷到合適的能帶上。

我們首先要認(rèn)識(shí)到材料中電子是在不斷朝雜亂無章的方向運(yùn)動(dòng)的，導(dǎo)電的原因在于外界電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)使得電子在電場(chǎng)方向上存在集體運(yùn)動(dòng)。對(duì)于導(dǎo)體，在能量填充###高的能帶上有大量的電子占據(jù)，但又不是滿占據(jù)，因此在外部電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，電子集體獲得電場(chǎng)方向恒定動(dòng)量（即相當(dāng)于附加一個(gè)小能量）后仍然可以在該能帶找到合適的占據(jù)態(tài)從而達(dá)到導(dǎo)電的目的，該能帶稱之為導(dǎo)帶；對(duì)于絕緣體，電子填充的###高能帶是滿的（稱之為價(jià)帶），而再往上的能帶則是空的，能帶之間存在很大的能量寬度——“帶隙”，電子要集體運(yùn)動(dòng)起來就必須克服這個(gè)能量間隙才能躍遷到上面的空帶上，由于這個(gè)能量尺度很大，這就大大限制電子躍遷從而導(dǎo)電能力很差。###于半導(dǎo)體則介于導(dǎo)體和絕緣體之間，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的帶隙比較小，能量較高的電子可以借助熱激發(fā)等因素躍遷到導(dǎo)帶上去，而在價(jià)帶上留下一個(gè)電性相反的“空穴”，電子和空穴都可以在相應(yīng)的能帶中找到準(zhǔn)連續(xù)能量的占據(jù)態(tài)，從而可以在外界電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下順利運(yùn)動(dòng)，但由于參與導(dǎo)電的電荷數(shù)目較少，所以電流和導(dǎo)體相比要小一些也即電阻率要大一些。

首頁 > 電工基礎(chǔ) > 日期：2022-6-25 來源：Internet 作者：yq 瀏覽量：