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半導體和導體的導電機理有什麼不同

發布時間: 2021-03-07 01:32:55

『壹』 半導體和導體的導電機理

一:經典自由電子理論

金屬電子被束縛能較低,可以在金屬中自由移動。所以加了電壓就可以導電。而半導體是以共價鍵形式存在,原子核對最外層電子的束縛較強,所以電子不可以隨意移動。但是由於半導體是體材料,所以有好多的原子就在一起,那麼他們的電子殼層就交疊在一起了。如圖,那麼電子就可以在這些交疊的軌道上運動了,於是也可以導電。

二:量子自由電子理論

這其實半導體和金屬都是運用薛定諤的方程,再根據邊界條件的值求解能量表達。他們的共同點是大都在納米量級下才能觀察到能量的量子化效應。比方說,普通金屬在體材料即大塊的時刻,有良好的導電導熱性能,但是在納米顆粒情況下就會絕緣。半導體的量子化可以有量子阱,量子線,量子點等。這些情況下其能級發生分離,不再是連續的。

三:能帶理論

這也是區別半導體和金屬的比較易理解的方式。首先晶體中電子的分布要滿足一定的波函數,而波函數也隨這晶格周期性的變化。最終得到電子的分布空間是一些帶。帶和帶之間時禁帶,即不能存在電子。晶體能夠導電是其中的電子在外電場的作用下做定向運動。電子在外電場下做加速運動,於是電子的能量就發生改變。從而電子從能量較低的帶躍遷到高的帶。半導體,就是能量較低的帶里全部填充電子,能量高的帶沒有電子,因為滿所以就好比大家在一起擠著不能動,那麼就沒有電流。但是有了外力,電子就躍遷,滿的地方就空出位置,從而讓旁邊的電子移動,從而形成電流。金屬的較高地方也有電子那麼較高的能帶上就有電子有空位(空穴),所以何時都能導電。

『貳』 半導體導電機理和導體的導電機理有什麼區別

兩者都是第一類導體.
半導體通過空穴和自由電子導電.
金屬通過自由電子導電.

『叄』 金屬導體的導電機理和半導體有什麼區別,金屬導體是帶負電的么,為什麼金屬導體內部的電子流動不產生空穴

不知道復你的物理基礎是到什制么程度。
簡單來講:金屬原子間的結合是金屬鍵,半導體多為共價鍵,這就導致導電的時候金屬沒有空穴,半導體因為共價鍵中一個電子跑了,產生了空位,也就是空穴。
稍微難點來講:導體和半導體的區別其實並不明顯,是看其能量帶寬度的差異,這個差異不是階躍式的,也可以參照http://wenku..com/link?url=Oge6lkN9XNpg--fhQ_qfCH3qy6P_MAiAnfuLS 講述的去理解,希望能幫到你。

『肆』 半導體的導電能力與導體有什麼區別

在能帶結構模型中,金屬的導電能力是由費米能級附近的電子移動能力內決定的。
而半導體的導容電能力是由價帶頂附近的空穴,以及導帶底的電子的共同的移動能力決定的。電子,空穴的有效質量不相等(同一個能帶中的電子,空穴的有效質量是相等的;我的意思是說導帶電子的有效質量與價帶中空穴的有效質量不一樣),因此這兩者的導電性能要分開討論。

『伍』 金屬,半導體,離子晶體的導電機制有何不同

金屬的來導電機制:
金屬導體內部源存在大量的可以自由移動的自由電子,這些自由電子在電場力的作用下定向移動而形成電流,使金屬能夠導電。
半導體的導電機制:
半導體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子(即載流子),使半導體導電

離子晶體的導電機制:
離子晶體不導電,熔化或溶於水後能導電。離子晶體中,離子鍵較強,離子不能自由移動,即晶體中無自由移動的離子,因此離子晶體不導電。離子化合物溶於水時,陰、陽離子受到水分子的作用後變成了自由移動的離子(或水合離子),在外界電場作用下,陰、陽離子定向移動而導電。

『陸』 半導體導電機理和導體的導電原理有什麼區別

半導體導電是靠電子和空穴;導體導電是靠自由電子。

『柒』 半導體和金屬導體的導電機理有什麼不同

金屬的導電機制:
金屬導體內部存在大量的可以自由移動的自由電子,這些自由電子在電內場力的作用下定容向移動而形成電流,使金屬能夠導電。
半導體的導電機制:
半導體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子(即載流子),使半導體導電

離子晶體的導電機制:
離子晶體不導電,熔化或溶於水後能導電。離子晶體中,離子鍵較強,離子不能自由移動,即晶體中無自由移動的離子,因此離子晶體不導電。離子化合物溶於水時,陰、陽離子受到水分子的作用後變成了自由移動的離子(或水合離子),在外界電場作用下,陰、陽離子定向移動而導電。
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『捌』 急用:半導體和金屬導體的導電機理有什麼不同

當半導體兩端加上外施電壓後,半導體中有兩類作相反運動的導電粒子形成的專電子流:一類是自由屬電子作定向運動形成的電子流,另一類是被原子核束縛的價電子填補空穴而形成的空穴電流。因此,在半導體中有自由電子和空穴兩種承載電流的粒子(即載流子),這就是半導體導電方式的最大特點,也是半導體與金屬導體在導電機理上的本質差別。

『玖』 半導體導電機理和導體的導電機理有什麼區別

兩者都是第一類導體。
半導體通過空穴和自由電子導電。
金屬通過自由電子導電。

『拾』 半導體導電原理和金屬導體導電原理不同之處

半導體導電原理 半導體一般是由4 價的硅或鍺為主體材料,它們的晶體結構也和金剛石一樣,每個原子由4 個價和運轉在空間等距、有序環繞,構成金剛石結構,很純的單晶硅基本不導電。

N型半導體  在純硅晶體中加了少量的磷元素後,就形成了N型半導體。5價的磷原子鑲嵌在硅晶體中,本來硅晶體的每個原子通過4個結構元相互聯接,價和速率相同,而磷的5個價電子參入硅中價和運轉,尚有一個電子無價和軌道,它雜混在其它價和軌道中,擾亂了原均勻的速率,使得整個晶體中的價和電子出現了擁擠和等待的紊亂現象,於是晶體中出現了臨時性的電子空位(臨時性空位在晶體中佔有一定概率),外來電子可乘虛而入,晶體的導電能力增加,形成的N型半導體。

P型半導體 在硅晶體中加入少量的硼元素後,硼在價和結構中頂替了一個硅原子,因硼外層只有3個價電子,使得與硼相連的4個結構元中有一個是單電子價和運轉,於是就有了電子空位,與這個結構元相連的6個結構元外端又連著18個結構元,這樣電子空位呈2×3 擴展,所以該晶體的導電能力也呈幾何級數增加。電子空位擴展之後空位出現的時間越來越短,也就不成其為空位了。
以上論述說明,不管是N型還是P型半導體,其導電能力都是由電子空位提供的。電子空位則是由晶體中雜質分布引起價和電子紊亂運行所致,所出現的電子空位是瞬時的、隨機的。這也導致了半導體的"測不準"及溫升,熱敏等諸多物理性質。
晶體管的PN結的實質是疏通或堵塞電子空位。

二極體 把N 型和P 型半導體材料緊密結合起來,兩端連上導線,就形成了半導體二極體。二極體最關鍵的部位在兩種材料的結合處,人們稱之為P N 結。
由於N 型半導體是5 價的磷鑲嵌在以4 價為主體硅晶體中,有多出的電子。而在P 型半導體中是3 價的硼在以硅為主體的結構元連接中,頂替了一個硅原子的位置,在整體上有缺少電子的趨勢。把這兩種晶體緊密結合:N 型半導體中多出的電子向缺少電子的P 型半導體中擴散。這樣,在結合部附近,各結構元的價和電子數正好達到平衡,(圖9-1)每個原子周圍的價和電子平穩運轉,沒有了電子的紊亂和等待,也就沒有了電子空位。這就是在不導電時的P N 結。
金屬導電原理 電流是電子的定向流動,這就像水流是水的定向流動一樣。這叫人聯想到一個常用的中國詞"流通",通則流,不通則不流。水流不是因為該物體內有水(桶里的水,池塘里的水就不能形成水流)。除了壓力差之外還必須得"通"——必須得有讓水定向通過的空間(如渠道、管道等);電流不是因為該物體內的電子有自由,除了電壓差之外還必須得"通"——必須得有讓電子定向通過的空間。
那麼,是什麼使得物體能夠導電?——是該物體內原子間有電子的通路。前提條件是:該物體價和電子數量較少並且運轉不夠飽滿(在平面運轉,沒能形成飽滿的球狀),在價和電子運轉的同時,存在著能讓外電子竄入的間隙和時機;存在著能讓電子在其間穿越運動的空位,我們把原子外層所呈現的這種空位叫做電子空位。電子空位是電子流動的通路,有了這樣的通路,外來的電子才能在其間運動,形成電子的流動——電流。

導電原理是: 某物質的原子的價電子較少,外電子層不飽滿,或速率很低,存在著電子空位,在電壓的作用下外來的電子進入電子空位,電子在電子空位間換位移動,形成電流。
有了電子空位,外來電子才能進入,才能在物質內定向運動形成電流。導體、半導體、液體導電都是如此,超導原理也是如此。
電子空位是由價和電子的數量、速率及線路所決定。金屬原子外層電子較少,組合成結構元之後,每個原子的外層僅有一、二個價和運轉圍繞,原子的外層仍存在較多的電子空位,能容外來電子進入、移動,因而易於導電。
在絕緣體內,因原子的價電子多,多個價和運轉包圍著一個原子,使原子的外電子層趨近飽和,沒有電子空位(或很少),不能容外界電子進入,因而不能導電。

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