固體的電學性質

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介紹

固體的電學性質用電導率來量化。物質傳輸電能的能力稱為其電導率。因此，良好的導體可以很容易地傳導電流，而不會熔化、沸騰或以其他方式改變其化學成分。

固體並不都具有相同的電學特性。其中一些非常容易導電，而另一些則根本不導電。根據從 10−20 𝑡𝑜 107 𝑜ℎ𝑚−1𝑚−1 的電導率範圍，固體可以分為絕緣體/導體/半導體。

什麼是固體？

固體是物質的四種基本狀態之一。固體中的分子緊密聚集，並且具有最低的動能。固體以其結構穩定性和對錶面力的抵抗力為特徵。與液體不同，固體不會流動以適應其容器的形狀，也不會像氣體一樣膨脹以佔據整個空間。物質既具有物理性質，也具有電學性質。固體具有確定的形狀和體積。然而，固體的電學特性根據其化學結構和成分而有很大差異。用於對固體進行分組的 3 個類別⇒導體、半導體和絕緣體。

固體的電學性質

物質的電學特性稱為電導率。材料傳導電能的能力稱為電導率。因此，良好的導電體可以很容易地傳導能量，而不會沸騰、溶解或以其他方式改變其化學性質。所有固體都不具有相同的電學特性，因為各種物質具有不同的電導率水平。根據其電導率，固體主要分為三類：半導體、導體和絕緣體。

導體

具有高電導率的固體稱為導體。它們使熱能和電流很容易快速地透過它們。這種能量傳遞是透過導體中原子之間電子的自由傳遞實現的。當電流僅施加到它們身體的一部分時，它們可以將其能量傳播到整個身體。眾所周知，所有金屬都是最強的導體。其原子中價電子的數量影響它們的導電性。這些電子可以自由移動，因為它們沒有緊密地結合在一起。金屬如此有效地傳導熱量和電力的原因在於其原子中存在的電子型別。金屬的電導率在 106 𝑎𝑛𝑑 108 𝑜ℎ𝑚−1𝑚−1 之間，這允許電場透過它們。

絕緣體

與導體相反，絕緣體是完全不導電/能量的物質。它們不允許任何電荷透過，或者只允許非常少的電荷透過。它們具有很大的帶隙，阻止電流透過。一些例子包括玻璃、木材、橡膠等。絕緣體還有另一種應用，因為它們是非常差的導體。我們用它們來絕緣導體和半導體。例如，您可能見過塑膠或其他型別的聚合物覆蓋銅線。它們固定電線和電纜，而不允許任何電流透過。這是電線的絕緣。

半導體

半導體是介於導體和絕緣體之間的材料。這些是能夠在其間傳導電流的固體，但僅在特定條件下。

本徵半導體

由於沒有新增雜質，因此這些物質是未摻雜的半導體，因為它們是純淨的材料。在這裡，我們為物質提供熱能，這會導致價帶中形成空位。由於此原因，能量可以傳遞。然而，這些導體不是特別強大，並且用途很少。外在半導體：摻雜半導體就是這些。我們向物品中新增某些汙染物以提高其導電性。外在

半導體分為兩種：n 型和 p 型。例如，我們可以用這種方法提高矽和鍺的導電性。由於其調節電導率的能力，半導體是最重要的材料型別。由於這個原因，半導體主要用於電子應用。

材料的電導率與其熱導率密切相關。眾所周知，金屬是有效的電導體。為了使物質傳導熱量，一個分子或原子的運動必須很容易地傳遞到其相鄰原子。金屬很容易傳導熱量，因為由於金屬鍵的非方向性，這種型別的傳遞非常容易。

結論

可以得出結論，固體是物質的四種基本狀態之一。固體的分子緊密堆積，並具有最低的動能。除了固定的形狀等一般物理特性外，它還具有電導率等重要的物理特性。材料促進電子移動和傳導電力的能力稱為電導率。根據其電導率，固體主要分為三類：半導體、導體和絕緣體。

常見問題

1. 固態中的能帶是什麼？帶隙在解釋固體元素的電學特性方面起什麼作用？

2 個原子軌道在分子中結合形成分子軌道，該分子軌道具有 2 個不同的能級，稱為“能帶”帶。

帶隙是決定固體電學特性的關鍵因素之一。導體要麼帶隙極小，要麼沒有帶隙，因為價帶和導帶相遇，而絕緣體帶隙很大，半導體帶隙較小，金屬既沒有帶隙。

2. 固體導電效率如何？

固體的組成粒子以確定的位置排列並緊密堆積。由於相鄰粒子之間存在強大的力，因此熱量更容易傳遞和透過碰撞傳遞。

由於其高電導率，固體被稱為導體。熱量和電力可以很容易地透過它們，因為它們的導電性很大程度上取決於它們有多少價電子原子。

3. 哪些因素會影響材料的電導率？

材料的電子在其結構內部流動的能力決定了材料的電導率。如果電子或帶電粒子可以在結構內部自由流動，則該物質被認為是良好的導體。

離子 s

4. 固體不導電，為什麼？

作為固體，離子化合物不會導電。這是因為離子排列在離子晶格中，這阻止了它們在固體內部自由移動。當離子材料溶解在溶液/熔融狀態中時，會發生傳導，因為離子晶格被破壞，使離子能夠自由移動。

5. 為什麼金屬固體是延展的和可鍛的電導體？

金屬鍵是指將金屬離子與其作用域內的許多電子結合在一起的力。由於這種吸引力足夠強大，因此金屬具有致密的固體結構，這使得它們本質上是良好的導體、延展的和可鍛的。