导体 绝缘体和半导体的能带论解释

用能带论解释导体、半导体和绝缘体的导电性一、导体的导电性能，在固定电场中，导体中自由电子的定向移动及导体的电导性质，称为导电性能。

二、半导体和绝缘体的导电性能。

由于在外加电场作用下载流子的运动会出现电导（也就是欧姆定律），而本身无电导性质。

所以把固定在不同电位下的导体称为半导体，半导体对电位非常敏感，电压越高，电导性能就越强。

而绝缘体则几乎不存在电导性能。

三、导体、半导体和绝缘体在一定温度下所具有的电阻率是其导电性能的外部表现。

它与导体、半导体和绝缘体的电导性质没有直接联系，故将这种温度改变时其电阻率发生改变的现象称为热敏性。

在半导体和绝缘体中载流子的移动速度很快，因此导体、半导体和绝缘体在常温下电阻率较低，但到了某一特定温度后，随着温度的升高，电阻率迅速增大，这种现象称为超导电性。

四、电流所形成的磁场，称为电流的磁场，用H表示，方向与电流的流动方向一致。

电流所产生的磁场与外电路的形状及电路参数有关。

外电路的形状对电流的磁场有影响，外电路面积越大，分布电容C越大，电流所形成的磁场就越强；外电路的电阻R越大，产生的电流的磁场也越弱。

如果电路中还有杂散电感和杂散电容的存在，则电流所形成的磁场还会随着这些因素的变化而变化。

一、导体的导电性能，在固定电场中，导体中自由电子的定向移动及导体的电导性质，称为导电性能。

二、半导体和绝缘体的导电性能。

由于在外加电场作用下载流子的运动会出现电导（也就是欧姆定律），而本身无电导性质。

所以把固定在不同电位下的导体称为半导体，半导体对电位非常敏感，电压越高，电导性能就越强。

而绝缘体则几乎不存在电导性能。

三、导体、半导体和绝缘体在一定温度下所具有的电阻率是其导电性能的外部表现。

它与导体、半导体和绝缘体的电导性质没有直接联系，故将这种温度改变时其电阻率发生改变的现象称为热敏性。

在半导体和绝缘体中载流子的移动速度很快，因此导体、半导体和绝缘体在常温下电阻率较低，但到了某一特定温度后，随着温度的升高，电阻率迅速增大，这种现象称为超导电性。

导体半导体和绝缘体的能带论解释篇一：嘿，朋友！你知道吗？在神奇的物理世界里，导体、半导体和绝缘体可有着超级有趣的秘密，而能带论就是解开这些秘密的关键钥匙！咱先来说说导体。

你想想看，导体就像是一条畅通无阻的高速公路，电子在上面能自由地奔跑，毫无阻碍。

为啥呢？因为导体的能带结构就决定了这一点！导体的价带和导带是部分重叠的，这意味着电子不需要额外的能量就能轻松地从价带跃迁到导带，然后欢快地流动起来，形成电流。

这难道不神奇吗？就好像你在游乐场里，不需要排队等待，直接就能坐上最刺激的过山车一样！再看看半导体，它就像是一个有点小脾气的家伙。

半导体的价带和导带之间有个能隙，不过这个能隙比较小。

这就像是有一道小门槛，电子要费点劲才能跨过去。

在常温下，只有一小部分电子有足够的能量跨越这个能隙，进入导带参与导电。

这是不是有点像一群小伙伴要翻过一个不太高的墙去探险，只有几个勇敢又有力气的能翻过去？而绝缘体呢，那简直就是一堵高高的围墙！绝缘体的能隙非常大，电子几乎没办法跨越这个巨大的鸿沟。

所以在一般情况下，电流在绝缘体中几乎无法通过，就好像你想翻过一座高耸入云的山峰，那几乎是不可能的事儿！有一次，我和几个物理爱好者朋友一起讨论这个话题。

小李就说：“这导体就像是个热情奔放的舞者，随时都能展现出灵动的舞姿。

”小王接着道：“那半导体岂不是个犹豫不决的孩子，有时候能勇敢地迈出一步，有时候又缩回去了。

”我笑着回应：“哈哈，那绝缘体就是个顽固的老头，把一切都拒之门外！”咱再深入想想，这导体、半导体和绝缘体的能带特性，在我们的日常生活中可有着大用处呢！比如半导体，它被广泛应用在各种电子设备里，像手机、电脑的芯片，不就是利用了半导体的特性嘛！所以啊，通过能带论来理解导体、半导体和绝缘体，就像是打开了一扇通往微观世界的神奇大门。

我们能更清楚地看到物质内部的奥秘，也能更好地利用这些特性来创造更美好的科技生活。

总之，导体、半导体和绝缘体的能带论解释让我们对物质的导电性能有了更深刻的认识，也为我们探索和利用材料的特性提供了有力的理论支持。

绝缘体半导体导体的能带结构差异1. 引言大家好，今天我们要聊聊一个听起来可能有点儿复杂，但其实很有趣的话题——绝缘体、半导体和导体的能带结构差异。

乍一听，这些名词可能让人觉得像是看了一部科学电影的开头，满脑子都是“什么鬼？”，但别担心，我们会把它拆得简单明了，让你轻松懂得透透的。

2. 能带结构的基础知识在我们深入之前，先来了解一下什么是能带结构。

简单来说，能带就是电子在材料中可占据的能量状态。

想象一下，你在一个音乐会上，有些区域人声嘈杂，有些区域却安静得像个图书馆。

能带结构就是这个“音乐会”的场地安排，不同的材料在这个“会场”上，电子可以在不同的区域里“舞动”。

2.1 绝缘体的能带结构好啦，咱们先从绝缘体说起。

绝缘体就像一个不让你进门的高冷明星，里面的电子都懒得动，跟死水一潭似的。

为什么呢？因为在绝缘体中，价带（电子的低能量状态）和导带（电子的高能量状态）之间有着巨大的能量间隙，通常超过4电子伏特（eV）。

这就意味着，电子要想跳到导带去“嗨”，需要付出不少的“门票”，所以绝缘体一般不导电。

你可以想象一下，绝缘体就像一座封闭的大厦，里面的电子们各自待着，不会随便走出门。

2.2 半导体的能带结构接下来是半导体。

半导体就像是一个热情的派对，虽然有些电子在低能量的价带里，但是只要给它们点儿小刺激，比如增加温度或者用光照射，它们就会兴奋地跳到导带。

半导体的能量间隙相对较小，一般在1到3 eV之间，这让电子们能够在适当的条件下“出门”。

所以，半导体被广泛应用在电子设备上，比如手机、电脑这些日常必备的高科技产品上。

3. 导体的能带结构最后，我们来看看导体。

导体就像一个随时欢迎你的舞会，电子们随时都可以在价带和导带之间自由移动。

它们的能带结构非常特别，价带和导带之间没有能量间隙，或者间隙极小，几乎可以忽略不计。

这就意味着，只要你一给导体通电，电子们就会如同鱼儿入水，尽情游动，发出“咔咔咔”的导电声音。

3.1 导体的日常例子我们日常生活中常见的导体材料有铜、铝等。

导体半导体和绝缘体的能带论解释导体、半导体和绝缘体的能带论解释在我们日常生活和现代科技中，导体、半导体和绝缘体是非常重要的概念。

从电线中的铜到计算机芯片中的硅，材料的导电性能决定了它们的用途和应用场景。

而要深入理解这些材料的导电特性，能带论是一个关键的理论工具。

让我们先从最基本的概念说起。

在原子物理学中，每个原子都有一系列离散的能级，电子只能占据这些特定的能级。

当大量的原子聚集在一起形成固体时，这些离散的能级会扩展形成能带。

导体之所以能够良好地导电，是因为其能带结构具有一些独特的特征。

在导体中，存在着部分被填满的能带，这被称为导带。

导带中的电子能够在外界电场的作用下自由移动，从而形成电流。

打个比方，想象一个充满人的体育场，导带就像是其中没有坐满人的区域，人们（电子）可以在这个区域内自由移动找到空位。

而且，导体的价带和导带之间通常没有能隙，或者能隙非常小。

这意味着电子很容易从价带跃迁到导带，参与导电过程。

接下来看看半导体。

半导体的能带结构比较特殊。

它的价带是填满的，而导带是空的，但是价带和导带之间存在一个相对较小的能隙，也被称为禁带。

在常温下，只有少量的电子能够获得足够的能量从价带跃迁到导带，从而导电。

但如果我们对半导体进行掺杂，也就是有意地引入一些杂质原子，就能够显著改变其导电性能。

比如，在纯净的半导体中掺入少量的五价杂质原子，就会形成 N 型半导体；掺入少量的三价杂质原子，则会形成 P 型半导体。

以硅为例，它是一种常见的半导体材料。

在纯净的硅中，电子很难跃过禁带进入导带。

但当掺入磷等五价元素时，磷原子在硅晶体中会多出一个自由电子，这个电子很容易在电场作用下移动，从而增加了导电性。

而当掺入硼等三价元素时，会形成空穴，周围的电子可以填补这个空穴，从而也能实现导电。

绝缘体与导体和半导体有很大的不同。

绝缘体的价带是填满的，并且其价带和导带之间存在一个非常大的能隙。

这使得在一般条件下，电子几乎无法从价带跃迁到导带，因此绝缘体几乎不能导电。

从能带结构说明导体、半导体和绝缘体的导电特点示例文章篇一：《从能带结构看导体、半导体和绝缘体的导电特点》嗨，大家好！今天我要和大家聊聊一个超级有趣的东西，那就是从能带结构来说说导体、半导体和绝缘体的导电特点。

这听起来是不是有点复杂呢？其实呀，只要听我慢慢讲，就会觉得很简单啦。

咱们先来说说导体吧。

导体就像是一群超级活跃的小伙伴。

在导体里呀，它的能带结构是有一部分能带是被电子填满的，而还有一部分呢，是没有被填满的导带。

这就好比是一个大操场，一部分区域站满了人，可还有一大片空地呢。

那些电子就像调皮的小朋友，在这个有空地的导带里可以自由自在地跑来跑去。

你想啊，这多自由呀，就像我们在宽阔的操场上玩耍一样。

这些电子能够轻松地移动，所以电流在导体里就很容易通过啦。

就好像水在宽阔的河道里流淌，一点阻碍都没有。

我就问你，这是不是很神奇呢？我给你们举个例子吧。

铜就是一种很常见的导体。

家里的电线很多都是铜做的。

为啥呢？就是因为铜里面的电子这么自由自在的，电流能顺利通过，这样就能把电从发电厂送到我们家里，让我们的电灯亮起来，电视能播放节目。

要是没有这种特性，我们的生活可就麻烦啦，到处都是黑灯瞎火的，电器也都没法用了。

再来说说半导体吧。

半导体就像是一个有点害羞又有点活泼的小朋友。

半导体的能带结构是有一个禁带，不过这个禁带比较窄。

禁带就像是一道小沟，电子要从满带跑到导带就需要一点能量，就像小朋友要跳过这道小沟得使点劲一样。

在正常情况下，只有很少的电子能有足够的能量跳过这个小沟到达导带，所以半导体的导电性没有导体那么好。

但是呢，如果给它加点能量，比如说加热或者加上电场，就会有更多的电子有足够的能量跳过这个小沟，这时候半导体的导电性就会变得好一些。

我记得有一次我和我的小伙伴在做一个小实验。

我们用的是硅这种半导体材料。

刚开始的时候，这个硅的导电性不是很强，我们的小灯珠只是微微发亮。

可是当我们给硅加热之后呢，哇，小灯珠一下子就变亮了好多。

§5-6 导体、绝缘体与半导体得能带模型尽管所有得固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好得电子导电性能,而另一些固体则观察不到任何电子得导电性。

对于固体为什么分为导体、绝缘体与半导体呢?这一基础事实曾长期得不到解释,能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体与半导体得现代理论。

晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带,每个能带均由N 个准连续能级组成（N 为晶体原胞数),所以，每个能带可容纳２N 个电子。

晶体电子从最低能级开始填充,被电子填满得能带称作满带,被电子部分填充得能带称为不满带,没有电子填充得能带称为空带。

能带论解释固体导电得基本观点就是:满带电子不导电,而不满带中得电子对导电有贡献。

5. 6. 1 满带电子不导电从前面得知识中，已经知道,晶体中电子能量本征值E (k )就是k 得偶函数,则利用(５-５-１1），可以证明v (－k )=-ｖ（k ),即v (k )就是ｋ得奇函数。

一个完全填满得电子能带,电子在能带上得分布,在ｋ空间具有中心对称性，即一个电子处于k 态,其能量为E(k ),则必有另一个与其能量相同得E (－ｋ)=Ｅ(k ）电子处于-ｋ态。

当不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证,都带有一定得电流-e v ,但就是ｋ态与－k 态得电子电流-e ｖ(ｋ)与-e v (-k )正好一对对相互抵消,所以说没有宏观电流。

当存在外电场或外磁场时,电子在能带中分布具有k 空间中心对称性得情况仍不会改变。

以一维能带为例,图5-６-1中k 轴上得点子表示简约布里渊区内均匀分布得各量子态得电子。

如上所述，在外电场E 得作用下,所有电子所处得状态都以速度…………………………………………………………………………………………(5-6-1）沿k 轴移动。

由于布里渊区边界A 与两点实际上代表同一状态,在电子填满布里渊区所有状态即满带情况下,从Ａ点称动出去得电子同时就从点流进来,因而整个能带仍处于均匀分布填满状态，并不产生电流。

§5-6 导体、绝缘体和半导体的能带模型尽管所有的固体都包含大量有电子，但有些固体具有很好的电子导电性能，而另一些固体则观察不到任何电子的导电性。

对于固体为什么分为导体、绝缘体和半导体呢？这一基础事实曾长期得不到解释，能带论对这一问题给出了一个理论说明，并由此逐步发展成为有关导体、绝缘体和半导体的现代理论。

晶体中电子有能量本征值分裂成一系列能带，每个能带均由N 个准连续能级组成（N 为晶体原胞数），所以，每个能带可容纳2N 个电子。

晶体电子从最低能级开始填充，被电子填满的能带称作满带，被电子部分填充的能带称为不满带，没有电子填充的能带称为空带。

能带论解释固体导电的基本观点是：满带电子不导电，而不满带中的电子对导电有贡献。

5. 6. 1 满带电子不导电从前面的知识中，已经知道，晶体中电子能量本征值E (k )是k 的偶函数，则利用（5-5-11），可以证明v (-k )=-v (k )，即v (k )是k 的奇函数。

一个完全填满的电子能带，电子在能带上的分布，在k 空间具有中心对称性，即一个电子处于k 态，其能量为E(k )，则必有另一个与其能量相同的E (-k )=E (k )电子处于-k 态。

当不存在外电场时，尽管对于每一个电子来证，都带有一定的电流-e v ，但是k 态和-k 态的电子电流-e v (k )和-e v (-k )正好一对对相互抵消，所以说没有宏观电流。

当存在外电场或外磁场时，电子在能带中分布具有k 空间中心对称性的情况仍不会改变。

以一维能带为例，图5-6-1中k 轴上的点子表示简约布里渊区内均匀分布的各量子态的电子。

如上所述，在外电场E 的作用下，所有电子所处的状态都以速度d e dt=-k E…………………………………………………………………………………………(5-6-1) 沿k 轴移动。

由于布里渊区边界A 和A '两点实际上代表同一状态，在电子填满布里渊区所有状态即满带情况下，从A 点称动出去的电子同时就从A '点流进来，因而整个能带仍处于均匀分布填满状态，并不产生电流。

半导体物理中的能带理论及其在器件设计中的应用引言半导体是当今信息时代中不可或缺的关键材料，其广泛应用于电子器件和光电子器件中。

能带理论是解释半导体物理行为的重要理论，对于器件设计具有重要的指导意义。

一、能带理论的基本原理能带理论是通过研究半导体中电子能量分布的方式来解释物质导电性质的理论基础。

根据量子力学的原理，物质中的电子存在于能量分层的能带中。

在半导体中，常见的能带包括价带和导带。

价带是指由最外层电子填充的带，它们与原子核之间的相互作用力较强。

导带是指位于价带上方的电子能级，它们与原子核之间的相互作用力较弱。

半导体处于室温下，价带通常被填满，导带处于空席状态，形成禁带宽度。

禁带宽度决定了半导体的导电性能。

如果禁带宽度很小，可以吸收辐射能量并导电，即为导体；如果禁带宽度很大，几乎不吸收辐射能量，无法导电，即为绝缘体；而半导体则处于介于导体和绝缘体之间的状态。

二、能带理论在器件设计中的应用能带理论为半导体器件的设计和性能优化提供了重要的指导。

以下介绍两个在实际应用中常见的应用案例。

1. pn结pn结是半导体器件中最基本的结构之一，其原理可以通过能带理论解释。

当一个p型半导体与一个n型半导体相接触时，两者中的电子将发生能量转移。

在pn结中，n型半导体中的自由电子会向p型半导体中的空席能级移动。

这种移动会导致n区变得带负电，p区变得带正电，形成内建电场。

当外加电压使内建电场与外加电场相等时，将达到动态平衡，这时pn结处于截止状态，没有电流通过。

而当外加电压改变内建电场，使内建电场消失时，pn结将进入导通状态，电流开始流动。

通过对pn结的能带特性的研究，可以优化器件的特性，如改善导通特性和减小截止电流。

2. 光电二极管光电二极管是一种利用光的能量将其转化为电信号的器件。

能带理论被广泛应用于光电二极管的设计中。

当光子入射到光电二极管的p-n结上时，光子的能量会被半导体材料吸收。

光子的能量可以使电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。

导体绝缘体半导体能带论解释嘿，朋友！你知道导体、绝缘体和半导体吗？这可太有意思啦！咱
就说导体吧，那电流在里面就跟水流在通畅的河道里一样，哗哗地流，畅通无阻啊！比如铜丝，电流通过它可轻松了。

绝缘体呢，就好像是一道坚固的堤坝，把电流死死拦住，怎么都过
不去。

像塑料啊，就是典型的绝缘体。

而半导体，哎呀呀，那可神奇了！它就像是个会变魔术的家伙。

有
时候表现得像导体，有时候又像绝缘体。

这就好比一个人，在不同的
场合会有不同的表现。

从能带论的角度来看呢，导体里的电子就像一群自由自在的小鸟，
在能带里欢快地飞翔，能很容易地形成电流。

绝缘体里的能带就像是
被锁住了，电子被牢牢困住，没法动弹，电流自然就流不起来啦。

半
导体呢，它的能带结构处于导体和绝缘体之间，有点半推半就的感觉。

咱举个例子啊，硅就是常见的半导体材料。

在一些情况下，给它加
点条件，比如温度变化或者加点杂质，它就能变成导体啦。

这多有趣啊！
你想想看，要是没有半导体，咱的手机、电脑这些高科技玩意儿还
能有吗？那肯定不行啊！半导体就像是科技世界里的小精灵，默默地
发挥着巨大的作用。

所以说啊，导体、绝缘体和半导体，各有各的特点和用处。

它们就像一个团队里的不同角色，共同构建起了我们丰富多彩的电子世界。

明白了不？。

导体、半导体、绝缘体能带图的区别及导电能力不同的原因在日常生活中，我们接触的物质大多以固体的形式呈现，而影响固体物质的性质和行为的必然是它们内部的电子结构。

导体和绝缘体是对电子分布有不同表现形式的两类物质。

而半导体则具有独特的特性，是导体和绝缘体的一种混合，有着广泛的应用在我们的日常生活中。

今天，我们将来讨论这三种物质的能带图的不同以及它们的导电能力的不同程度的原因。

首先，让我们来看看导体和绝缘体的能带图。

导体有多个能带，但它们对应的性质是完全不同的。

导体中最高能带为导带，这条能带具有较高的导电性，并且其中存在多个电子，可以用来传导电流；最低能带则是禁带，其中不存在可以用来传导电流的电子，因此，它会把电流和电场严格隔离。

而绝缘体也有多个能带，但这些能带对应的性质是完全相反的，即它们最高能带是禁带，最低能带是导带，由于禁带中没有可以用来传导电流的电子，因此，绝缘体就不具有导电性。

其次，让我们来看看半导体的能带图。

半导体具有非常特殊的特性，他的能带图具有两条特殊的轨道，即共价带和禁带。

共价带可以被视为一个“半导体电子能带”，在这条轨道中，只有一小部分电子可以用来传导电流，当温度升高或者加入外界能量时，共价带中的电子有可能被完全移出，使得半导体有较强的导电性。

而禁带则和绝缘体比较相似，它完全不可以用来传导电流。

最后，让我们来看看导体、半导体和绝缘体的导电能力的不同程度的原因。

首先，导体的高导电性是由于~它的导带中含有足够多的电子，它们可以被电场动力运动，传导电流；而绝缘体的低导电性则是由于禁带中没有可以用来传导电流的电子。

其次，半导体在外界能量或温度的作用下，它的共价带可以被完全撤销，使得它具有较强的导电性，而一般情况下，半导体的导电性要低于导体，但要高于绝缘体。

综上所述，导体、半导体、绝缘体的能带图以及导电能力的不同程度的原因都有所不同。

导体的高导电性是由于它的导带中含有足够多的电子，而绝缘体的低导电性则是由于禁带中没有可以用来传导电流的电子。

导体、绝缘体和半导体的能带论.1. 能带的填充与导电性. ()()E k E k =−K K(1) 22()2k E k m=+K =Δ (2) E 是k 的偶函数，v(k)是k 的奇函数。

在电场下，/dk eE τ=−K K =对满带，k 与-k 的电子数相等，I = 0 。

图1.2. 金属、绝缘体和半导体a) 对Ag ，Au ，Cu 及碱金属， 每原子含一个价电子。

b) 碱土金属，二个价电子，对一维情况能带填满，为绝缘体；三维晶体各方向上带宽不等的能带产生重迭，结果仍然是金属。

c) 对Al ，S ，P 等，p 带半满。

d) 对C ，Si ，Ge 等，半导体。

图2.3. 空穴的慨念在能带中空的轨道常叫空穴。

空穴在外电场和外磁场的作用下就象带正电+e 一样。

我们通过以下五步来说明： 1) k k k =−K K e （3） 对于满带，电子的总波矢为零，0k =∑K，此结果是从布里渊区的几何对称性得到的：即对每一个基本类型的格子，都存在着关于任一格点的反演对称性（）；从而倒格子及布里渊区亦存在着反演对称性。

如果能带中所有的轨道对都被填满，则总波矢为零。

r →−K K r 如果轨道中一个波矢为的电子逸失，则系统的总波矢为-，这也就是空穴的波矢。

结果令人吃惊：电子从e k K e k Ke k K处逸失，于是在色散关系图中（图4）空穴亦处于的位置。

但是空穴真实的波矢e k K k k e k =−K K ，亦即如果空穴中图中的E 点， 则其波矢在图中的G 点。

空穴波矢-e k K加入到光子吸收的选择定则中。

空穴是能带中一个电子逸失后的另一种描述， 我们要么说空穴具有波矢-，要么说一个电子逸失后能带的总波矢为-e k K e k K。

图42) ()()k k e e E k E k =−K K ) (4)令价带带顶的能量值为零。

在此价带中电子逸失的能量越低，则系统的能量越高。

因为从能带中一个低能量的轨道移走一个电子所要做的功比从高能量轨道中移走一个电子的大，所以空穴的能量与逸失电子的能量符号相反。

用能带论解释导体、半导体和绝缘体的导电性导体和绝缘体的导电性，取决于导体或半导体内电子的数目和价态。

这是因为当电子受到足够大的力作用离开原来位置时，就会脱离轨道而运动，这种运动称为电子的迁移率。

因此，每个电子从高能级迁移到低能级时，其他电子都会受到吸引而被吸引到该处去。

如果没有外来作用，电子可以永远迁移下去，直至动能耗尽而达到平衡状态。

这时，这个位置称为空穴，是带正电荷的电子在晶格中所占据的空间，而不是正电荷的质点。

若一导体横截面积为a，其表面积为S，电子的能量为E=eEt-E0。

则当导体中存在净电子（空穴）时，它们的运动将要经历以下过程：当处于最低能量状态的电子和正离子向上跃迁时，一般情况下，它们所形成的带负电荷的空穴与离子所带的电荷相反，当它们从半满的空穴态再跃迁回最低能态时，带正电荷。

这样，根据宏观规律得：每个带正电的离子和电子等于原来最低能态上的单位体积中正离子数、负离子数之差。

这些电子和离子构成的导体内部的电场，其方向是电子流的方向。

不管是导体还是半导体，它们的内部都只能存在少数自由电子，大部分电子均被束缚在晶格内。

由于不同导体在相同温度下，电子的能量不同，故对电子的束缚能力也不同，即热运动的自由电子越多，半导体的导电性就越好。

电子受热后，如果所受的净力不足以克服固定能垒的阻挡，将不能继续向上跃迁，而必须改变其在原来位置附近的状态，以求减小其与热运动之间的相互作用。

因此，晶格中的自由电子与晶格间的相互作用力是阻碍它们向上迁移的重要因素。

当导体的能带宽度超过半导体的能带宽度时，导体中便出现电子的浓度过饱和现象，导体的热运动就受到了很大的阻碍，使导体的电导增加；而绝缘体具有较宽的能带，其内部自由电子数极少，电子可以毫无阻碍地在能带中穿行，所以，绝缘体的电阻比较大。

2。

上述说明表明，导体和绝缘体在不同条件下呈现出不同的导电性，导电性是与材料的组成、结构、电子浓度和温度等条件相关的。

3。

如果把导体和绝缘体的能带图放在一起，可以看到两者的能带是很接近的。

用能带论解释导体、半导体和绝缘体的导电性在我们生活中有很多电器都是利用导体的导电性，导线里流动的是电流，通过导线形成电流回路，利用电能工作的装置。

那么怎样使电流从导线流向我们的日常用品的呢？其实这个问题很简单，只要用能带理论就可以解释这个现象。

因此，我们对于电的研究不仅仅局限于经典物理学和近代物理学，而是要应用现代物理的方法和观点，建立现代的电子学理论。

自从人类发明了电之后，对电的认识就不断加深，先是直观的“火花放电”，进而是“赫兹电磁波”的概念出现。

再接下来是德国人阿尔诺在1900年时提出的场的概念；在1920年时，意大利科学家马可尼在他制造的无线电传声设备中首次采用的无线电信号，当时叫做无线电波；二十世纪五十年代，贝尔实验室的科学家们在国际上首次利用电子管进行电话通讯。

（一）导体具有良好的导电性，原因是材料中含有一定数量的带负电荷的自由电子。

所谓自由电子，是指原子失去最外层电子时所剩余的最外层电子，它们具有良好的导电性。

在金属材料中，电子一般呈自由态，容易吸收或者释放电子，所以金属导电性比较好。

如果我们把绝缘体看作是缺少了电子的原子，那么就说这种物质是导体；如果我们把半导体看作是一种失去了若干个电子而带有部分正电荷的原子，那么就说这种物质是半导体；如果我们把超导体看作是没有了电子的原子，那么就说这种物质是绝缘体。

到了后来，随着物理学、化学、生物学等学科的发展，人们发现各种金属元素中还存在着一些半金属元素和非金属元素，它们在化合物中表现出的性质介于金属和非金属之间。

于是，科学家将这些新元素称为第三类导体。

这些第三类导体中的一些新材料已被广泛地用于电子工业和各种高新技术领域中，这些新材料就是纳米材料。

纳米材料的基本特征是材料小于1纳米。

但它们的长度往往大于100纳米。

它们的形状有球形、棒形、树枝形等等。

由于它们具有很大的表面积和表面能，又具有巨大的比表面积，使得这些新型材料具有许多奇异的性能，如高导电率、高热膨胀系数、耐高温等。