导体、绝缘体和半导体之间的主要区别是由流动来定义的带电粒子在电场的影响下。当任何电压施加到导体时,电荷粒子容易流动价带来导带。因此导体是电的良导体。半导体允许极低的电荷粒子从价带移动到导带。在绝缘体中,带电粒子在电场作用下没有流动,因此绝缘体是电的不良导体。
下面解释导体,绝缘体和半导体之间的一些其他差异:
内容:导体VS绝缘体VS半导体
比较图
比较的基础 | 导体 | 绝缘子 | 半导体 |
---|---|---|---|
定义。 | 允许通过施加电压通过它流动电流的元件。 | 不允许任何电荷流动的元件。 | 导电性在绝缘体和导体之间的元素。 |
电导率。 | 良好的导体。 | 不良导体。 | 在0K工作时,它作为绝缘体,通过热搅拌或加入杂质而成为良导体。 |
例子。 | 铜,水星,银,Al,水,酸,人体,金属盐,木炭。 | 采购产品木材,橡胶,玻璃,硬橡胶,云母,硫磺,干燥的空气。 | 锗,硅,棉,羊毛,大理石,沙,纸,象牙,潮湿的空气。 |
能带。 | 导带和价带重叠。 | 导带和价带之间的距离为6eV。 | 导带和价带被1eV分开。 |
温度系数。 | 电阻的正温度系数。 | 负的电阻温度系数。 | 负的电阻温度系数。 |
电荷运营商。 | 电子。 | 它们不包含任何电荷载体。 | 固有载流子是空穴和电子。 |
电流。 | 由于电子而产生的电流。 | 电流不流动。 | 由空穴和电子引起的电流。 |
电荷载体数量。 | 非常高。 | 可以忽略不计。 | 低。 |
价带和导带。 | 价带和导带完全被填满。 | 价带完全填充,导电带完全空。 | 价带是部分空的,并且部分填充导电带。 |
温度对电导率的影响。 | 电导率降低。 | 电导率增加。 | 电导率增加。 |
越来越多的温度。 | 当前载流子数量减少。 | 当前载流子的数量增加。 | 当前载流子的数量增加。 |
掺杂的效果。 | 阻力增加。 | 电阻保持不变。 | 阻力减少。 |
受电场影响的电流。 | 很容易发生。 | 不发生。 | 非常慢。 |
在绝对0K温度下的行为。 | 就像超导体一样。 | 就像绝缘体一样。 | 就像绝缘体一样。 |
成键类型。 | 离子键。 | 离子键和共价键。 | 共价键。 |
导体的定义
导体是导电电力的材料。在导体中,在原子之间形成离子键。该离子键在任何热搅拌的影响下使电荷载体容易流动。因此,它们是一个很好的电力。价带和传导带的重叠允许通过它们容易地流动。价带之间没有费米水平和导带之间。当施加小电压时,导体将导致大量电流。
电流因为电子而流动。电子在金属中的运动称为电流。导体的电阻温度系数为正。因此,随着温度的增加,电阻率也随之增加,这反过来又降低了电导率。导体的电阻率为10-8欧姆/厘米。
例子铁、铝、银、金等金属是导体的重要组成部分。
绝缘体的定义
绝缘体是不允许任何电流通过的材料。价带和导带被6eV的能带隙隔开。因此,在任何热激的影响下,电子不会从价带移动到导带。原子之间的键是共价键和离子键。电子紧紧地束缚着原子,不允许电子流动。绝缘子的电阻温度系数为负。电阻率是1012欧姆/厘米。
例子绝缘体是木材,橡胶,塑料。
半导体的定义
半导体是导电介于绝缘体和导体之间的材料。在绝对零度温度下,半导体表现得像绝缘体,而通过提供热激,载流子开始从价带向导带移动。价带和导带被能带隙近1 ev。原子之间的键合是共价键。
半导体可以被分类为内在和外部半导体。内在半导体是半导体的纯度。将杂质添加到内在半导体的过程称为掺杂。掺杂内在半导体的表现为外在半导体之后,并且成为电力的良好导体。
电流的流动是由于电子和空穴的运动。空穴的流动方向与电子的流动方向相反。半导体的电阻温度系数为负。因此,电阻率随温度的升高而降低,而温度的升高又反过来增加了电导率。电阻率是10-4欧姆/厘米到103.欧姆/厘米。
例子半导体是Si,Ge为GE = 1.1EV的Si = .7ev的能带隙。
导体、绝缘体和半导体之间的关键区别
- 在导体中,因此在电场的影响下彼此重叠的价带和导通带容易地移动到导带,并且这导致容易流动的电流。在绝缘体中,能量间隙非常高,没有电荷的流动,而在半导体中,价带和导电带的速度非常少,因此电荷载流量非常少,并且电流将非常少。
- 载流子决定了材料的流动,如果电荷载体流很容易在电场的影响下,他们被称为导体,电荷载体的材料不容易流那么他们被称为绝缘体,而材料的导电性介于导体和绝缘体被称为半导体。
- 在导体中,价带和导带非常接近,因此能隙Eg=0,在绝缘体中,能隙Eg=6eV很大,而在半导体中,能隙Eg=6eV费米能级价带与导带之间,价带与导带之间的能隙为0.1eV。
- 在导体的情况下,电阻取决于温度,从而电阻率随温度的增加而增加的电阻系数与导电性成反比,因此电导率降低,而绝缘体具有与绝缘体半导体相似的负温度的电阻系数也具有负温度的抗性系数,因此增加了电导率。
- 在导体中,由于带负电荷的载体称为电子的电流流动。在绝缘体中,由于孔和电子的移动,在半导体中,在半导体中,由于孔和电子的运动,如果半导体由于热搅动或通过掺杂,则可以从价带容易地从价带移动到传导频带由另一个电子获得的价带中的空置位置背后,这反过来叶片在空位后面,价带中的这种空位被带正电称为孔。孔流的方向与电子流方向相反。
- 在导体中由于电流是电子流动的,因此载流子非常高,对于绝缘体来说,没有自由载流子,在半导体中,载流子的数目就非常少。
- 通过为导体提供温度,载流子数量减少,而绝缘体和半导体载流子数量增加。
- 通过在导体中加入杂质,电阻增加,从而降低电导率。在绝缘体中不存在杂质的影响,而半导体则分为本征半导体和外征半导体。半导体的纯形式是本征半导体,本征半导体具有高电阻率,当杂质加入本征半导体中,得到的是本征半导体,进一步分为n型半导体和p型半导体。半导体的电阻通过加入杂质而降低。
- 在绝对零度下,导体的行为就像超导体一样,超导体由于没有阻挡任何能量,因此不含任何电阻率并导电的材料是没有电阻率的电阻率,因此具有无限的导电性。在绝对零温度下,绝缘体和半导体表现得像绝缘体。
- 导体在原子之间具有离子键。离子键形成两个相对的带电离子。通过在原子之间转移价电子的转移来获得相反的带电粒子。在绝缘体中,粘合形成是离子键或共价键。在半导体中,在原子之间存在共价键,该共价键通过在它们之间分享电子形成。
结论
导体、绝缘体和半导体的关键区别在于半导体的电导率介于绝缘体电导率和导体电导率之间。
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