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异型导体和绝缘体之间的差别
发布时间：
2022-08-16
异型导体和绝缘体之间的差别就是它们之间带隙宽度的差别，也就是电子从价带跃迁到导带所需的较低能量。通常，带隙宽度小于3电子伏特(eV)的是异型导体，而上面的是绝缘体。在绝对零度时，固体材料中的所有电子都处于价带，而导电带则完全为空。当温度开始上升到绝对零度以上时，一些电子可能会获得能量并进入导电带。 传导带是使电子在获得外加电场的能量后通过晶体并形成电流的较低带。因此，导带的位置就在价带的正上方，导带和价带之间的间隙就是带隙。通常异型导体的能带隙大约是1电子伏左右。在导电带中，与电流形成相关的电子常被称为自由电子。根据保利不相容原理，同一量子态不可能有两个电子，因此在绝对零度下，费米能级以下的能带，包括价电子带都被填满了。由于在填充带中动量方向相反的电子数相等，因此在宏观上它不能携带电流。 在有限温度下，热激发产生的导带电子和价带空穴使得导带和价带未被填充，因此在外电场下可以观察到宏
异型导体和绝缘体之间的差别就是它们之间带隙宽度的差别，也就是电子从价带跃迁到导带所需的较低能量。通常，带隙宽度小于3电子伏特(eV)的是异型导体，而上面的是绝缘体。在绝对零度时，固体材料中的所有电子都处于价带，而导电带则完全为空。当温度开始上升到绝对零度以上时，一些电子可能会获得能量并进入导电带。
传导带是使电子在获得外加电场的能量后通过晶体并形成电流的较低带。因此，导带的位置就在价带的正上方，导带和价带之间的间隙就是带隙。通常异型导体的能带隙大约是1电子伏左右。在导电带中，与电流形成相关的电子常被称为自由电子。根据保利不相容原理，同一量子态不可能有两个电子，因此在绝对零度下，费米能级以下的能带，包括价电子带都被填满了。由于在填充带中动量方向相反的电子数相等，因此在宏观上它不能携带电流。
在有限温度下，热激发产生的导带电子和价带空穴使得导带和价带未被填充，因此在外电场下可以观察到宏观的净电流。价带中的电子获得能量并跃迁到传导带，在能带中留下一个缺口，称为空穴。导电带中的电子和价带中的空穴都对电流转移有贡献。空穴本身不移动，但其他电子可以向空穴移动，这相当于空穴本身向相反的方向移动。相对于带负电荷的电子，空穴带正电荷。从化学键的角度来看，一个具有足够能量进入导电带的电子也有足够的能量打破电子与固体原子之间的共价键，成为自由电子，从而促进电流的传导。异型导体和导体的一个显著区别是，异型导体的电流传导来自于电子和空穴的贡献，而导体的费米能级已经在传导带内。因此，电子不需要太多的能量就能找到一个空量子态，使其跃迁并引起电流传导。
固体材料中的电子能量分布遵循费米-狄拉克分布。在绝对零度时，材料中电子的较高能量是费米能级。当温度高于绝对零度时，费米能级是所有能级中电子被占据概率为0.5的能级。异型导体材料中的电子能分布是温度的函数，这也使得其导电特性受温度的影响很大。当温度很低时，很少有电子能跳入导电带，因此电导率会变差。
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