導體、半導體和絕緣體的區別

為了區分導體、半導體和絕緣體，首先我們必須瞭解它們的禁頻寬度，即導帶和價帶之間的分離。導體、半導體和絕緣體之間的主要區別在於它們的導電性。

導體

導體是一種允許電流透過的材料，即它在自由電子的路徑上具有最小的電阻。在導體的情況下，價帶和導帶重疊。由於這種重疊，導體上的一個小電位差會導致自由電子形成電流。

所有金屬都是導體。導體的電阻隨著溫度的升高而增加。因此，導體具有正溫度係數。

導體用於製造用於輸送電流的導線和電纜。

絕緣體是一種不允許電流透過的材料，因為它具有很高的電阻。在絕緣體中，價帶和導帶之間的能隙非常大（約 15 eV）。因此，需要非常高的電場才能將價電子推到導帶。因此，導帶中沒有自由電子。出於這個原因，絕緣體的電導率非常低，在普通條件下可以認為是零。

在室溫下，絕緣體的價電子沒有足夠的能量越過禁帶。但是，如果溫度升高，一些電子可能會獲得足夠的能量越過禁帶。因此，絕緣體的電阻隨著溫度的升高而降低。因此，絕緣體具有負溫度係數。

由於電阻率高，絕緣體用於防止觸電。

半導體是導電性介於導體和絕緣體之間的材料。在半導體中，價帶和導帶之間的禁帶非常小（約 1 eV），與絕緣體相比。因此，需要較小的電場（小於絕緣體但大於導體）才能將自由電子從價帶推到導帶。

在低溫下，半導體的價帶完全充滿，導帶完全為空。因此，半導體在低溫下表現為絕緣體。然而，在室溫下，一些電子可以越過禁帶，使半導體具有一定的導電性。隨著溫度的升高，更多的價電子越過能隙到達導帶，導電性增加。這表明半導體的電導率隨著溫度的升高而增加。因此，半導體具有負溫度係數。

透過在純半導體材料中新增一些雜質，稱為摻雜，也可以提高半導體的導電性。半導體通常用於製造固態電子器件。

Manish Kumar Saini

更新於： 2023年10月21日

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