半导体和导体的导电机理有什么不同
『壹』 半导体和导体的导电机理
一:经典自由电子理论
金属电子被束缚能较低,可以在金属中自由移动。所以加了电压就可以导电。而半导体是以共价键形式存在,原子核对最外层电子的束缚较强,所以电子不可以随意移动。但是由于半导体是体材料,所以有好多的原子就在一起,那么他们的电子壳层就交叠在一起了。如图,那么电子就可以在这些交叠的轨道上运动了,于是也可以导电。
二:量子自由电子理论
这其实半导体和金属都是运用薛定谔的方程,再根据边界条件的值求解能量表达。他们的共同点是大都在纳米量级下才能观察到能量的量子化效应。比方说,普通金属在体材料即大块的时刻,有良好的导电导热性能,但是在纳米颗粒情况下就会绝缘。半导体的量子化可以有量子阱,量子线,量子点等。这些情况下其能级发生分离,不再是连续的。
三:能带理论
这也是区别半导体和金属的比较易理解的方式。首先晶体中电子的分布要满足一定的波函数,而波函数也随这晶格周期性的变化。最终得到电子的分布空间是一些带。带和带之间时禁带,即不能存在电子。晶体能够导电是其中的电子在外电场的作用下做定向运动。电子在外电场下做加速运动,于是电子的能量就发生改变。从而电子从能量较低的带跃迁到高的带。半导体,就是能量较低的带里全部填充电子,能量高的带没有电子,因为满所以就好比大家在一起挤着不能动,那么就没有电流。但是有了外力,电子就跃迁,满的地方就空出位置,从而让旁边的电子移动,从而形成电流。金属的较高地方也有电子那么较高的能带上就有电子有空位(空穴),所以何时都能导电。
『贰』 半导体导电机理和导体的导电机理有什么区别
两者都是第一类导体.
半导体通过空穴和自由电子导电.
金属通过自由电子导电.
『叁』 金属导体的导电机理和半导体有什么区别,金属导体是带负电的么,为什么金属导体内部的电子流动不产生空穴
不知道复你的物理基础是到什制么程度。
简单来讲:金属原子间的结合是金属键,半导体多为共价键,这就导致导电的时候金属没有空穴,半导体因为共价键中一个电子跑了,产生了空位,也就是空穴。
稍微难点来讲:导体和半导体的区别其实并不明显,是看其能量带宽度的差异,这个差异不是阶跃式的,也可以参照http://wenku..com/link?url=Oge6lkN9XNpg--fhQ_qfCH3qy6P_MAiAnfuLS 讲述的去理解,希望能帮到你。
『肆』 半导体的导电能力与导体有什么区别
在能带结构模型中,金属的导电能力是由费米能级附近的电子移动能力内决定的。
而半导体的导容电能力是由价带顶附近的空穴,以及导带底的电子的共同的移动能力决定的。电子,空穴的有效质量不相等(同一个能带中的电子,空穴的有效质量是相等的;我的意思是说导带电子的有效质量与价带中空穴的有效质量不一样),因此这两者的导电性能要分开讨论。
『伍』 金属,半导体,离子晶体的导电机制有何不同
金属的来导电机制:
金属导体内部源存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流,使金属能够导电。
半导体的导电机制:
半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),使半导体导电
离子晶体的导电机制:
离子晶体不导电,熔化或溶于水后能导电。离子晶体中,离子键较强,离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此离子晶体不导电。离子化合物溶于水时,阴、阳离子受到水分子的作用后变成了自由移动的离子(或水合离子),在外界电场作用下,阴、阳离子定向移动而导电。
『陆』 半导体导电机理和导体的导电原理有什么区别
半导体导电是靠电子和空穴;导体导电是靠自由电子。
『柒』 半导体和金属导体的导电机理有什么不同
金属的导电机制:
金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子,这些自由电子在电内场力的作用下定容向移动而形成电流,使金属能够导电。
半导体的导电机制:
半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),使半导体导电
离子晶体的导电机制:
离子晶体不导电,熔化或溶于水后能导电。离子晶体中,离子键较强,离子不能自由移动,即晶体中无自由移动的离子,因此离子晶体不导电。离子化合物溶于水时,阴、阳离子受到水分子的作用后变成了自由移动的离子(或水合离子),在外界电场作用下,阴、阳离子定向移动而导电。
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『捌』 急用:半导体和金属导体的导电机理有什么不同
当半导体两端加上外施电压后,半导体中有两类作相反运动的导电粒子形成的专电子流:一类是自由属电子作定向运动形成的电子流,另一类是被原子核束缚的价电子填补空穴而形成的空穴电流。因此,在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子(即载流子),这就是半导体导电方式的最大特点,也是半导体与金属导体在导电机理上的本质差别。
『玖』 半导体导电机理和导体的导电机理有什么区别
两者都是第一类导体。
半导体通过空穴和自由电子导电。
金属通过自由电子导电。
『拾』 半导体导电原理和金属导体导电原理不同之处
半导体导电原理 半导体一般是由4 价的硅或锗为主体材料,它们的晶体结构也和金刚石一样,每个原子由4 个价和运转在空间等距、有序环绕,构成金刚石结构,很纯的单晶硅基本不导电。
N型半导体 在纯硅晶体中加了少量的磷元素后,就形成了N型半导体。5价的磷原子镶嵌在硅晶体中,本来硅晶体的每个原子通过4个结构元相互联接,价和速率相同,而磷的5个价电子参入硅中价和运转,尚有一个电子无价和轨道,它杂混在其它价和轨道中,扰乱了原均匀的速率,使得整个晶体中的价和电子出现了拥挤和等待的紊乱现象,于是晶体中出现了临时性的电子空位(临时性空位在晶体中占有一定概率),外来电子可乘虚而入,晶体的导电能力增加,形成的N型半导体。
P型半导体 在硅晶体中加入少量的硼元素后,硼在价和结构中顶替了一个硅原子,因硼外层只有3个价电子,使得与硼相连的4个结构元中有一个是单电子价和运转,于是就有了电子空位,与这个结构元相连的6个结构元外端又连着18个结构元,这样电子空位呈2×3 扩展,所以该晶体的导电能力也呈几何级数增加。电子空位扩展之后空位出现的时间越来越短,也就不成其为空位了。
以上论述说明,不管是N型还是P型半导体,其导电能力都是由电子空位提供的。电子空位则是由晶体中杂质分布引起价和电子紊乱运行所致,所出现的电子空位是瞬时的、随机的。这也导致了半导体的"测不准"及温升,热敏等诸多物理性质。
晶体管的PN结的实质是疏通或堵塞电子空位。
二极管 把N 型和P 型半导体材料紧密结合起来,两端连上导线,就形成了半导体二极管。二极管最关键的部位在两种材料的结合处,人们称之为P N 结。
由于N 型半导体是5 价的磷镶嵌在以4 价为主体硅晶体中,有多出的电子。而在P 型半导体中是3 价的硼在以硅为主体的结构元连接中,顶替了一个硅原子的位置,在整体上有缺少电子的趋势。把这两种晶体紧密结合:N 型半导体中多出的电子向缺少电子的P 型半导体中扩散。这样,在结合部附近,各结构元的价和电子数正好达到平衡,(图9-1)每个原子周围的价和电子平稳运转,没有了电子的紊乱和等待,也就没有了电子空位。这就是在不导电时的P N 结。
金属导电原理 电流是电子的定向流动,这就像水流是水的定向流动一样。这叫人联想到一个常用的中国词"流通",通则流,不通则不流。水流不是因为该物体内有水(桶里的水,池塘里的水就不能形成水流)。除了压力差之外还必须得"通"——必须得有让水定向通过的空间(如渠道、管道等);电流不是因为该物体内的电子有自由,除了电压差之外还必须得"通"——必须得有让电子定向通过的空间。
那么,是什么使得物体能够导电?——是该物体内原子间有电子的通路。前提条件是:该物体价和电子数量较少并且运转不够饱满(在平面运转,没能形成饱满的球状),在价和电子运转的同时,存在着能让外电子窜入的间隙和时机;存在着能让电子在其间穿越运动的空位,我们把原子外层所呈现的这种空位叫做电子空位。电子空位是电子流动的通路,有了这样的通路,外来的电子才能在其间运动,形成电子的流动——电流。
导电原理是: 某物质的原子的价电子较少,外电子层不饱满,或速率很低,存在着电子空位,在电压的作用下外来的电子进入电子空位,电子在电子空位间换位移动,形成电流。
有了电子空位,外来电子才能进入,才能在物质内定向运动形成电流。导体、半导体、液体导电都是如此,超导原理也是如此。
电子空位是由价和电子的数量、速率及线路所决定。金属原子外层电子较少,组合成结构元之后,每个原子的外层仅有一、二个价和运转围绕,原子的外层仍存在较多的电子空位,能容外来电子进入、移动,因而易于导电。
在绝缘体内,因原子的价电子多,多个价和运转包围着一个原子,使原子的外电子层趋近饱和,没有电子空位(或很少),不能容外界电子进入,因而不能导电。