导体、绝缘体与半导体的物质及其关系有哪些

时间：2023-06-27来源：佚名

能够定量反映物质传导电荷能力的物理量是物质的电阻率(通常也用符号p 表示，但注意不要同体电荷密度符号相混淆)，物质的电阻率在数值上等于单位横截面、单位长度的物质电阻.物质的p越小，其传移和传导电荷的能力越强.在室温下，导体的电阻率约在10-8～10-5Ωm之间，绝缘体的电阻率一般为10°～10°Ωm，半导体的电阻率约为10-6～10°Ωm.

导体有固态物质，如金属、合金、石墨、人体、地等有液态物质，如电解液，即酸、碱、盐的水溶液等也有气体物质，如各种电离气体. 此外，在导体中还有等离子体和超导体.

大家知道，随着温度不断升高，物质会从固态变成液态，再从液态变成气态. 若使气态物质的温度继续升高，当升高到气体分子的热运动动能大于分子或原子的电离能量时，气体分子间的热运动碰撞就会使分子或原子电离，温度再高，气体分子(或原子)的大部分甚至全部都会碰撞电离成电子和正离子. 这种主要由电子和正离子组成的物质状态，同气态物质在性质上已完全不同. 从电性质上看，由于它主要是由可自由运动的电子和正离子组成，所以是导电性能极好的良导体. 由于这种物质状态的主要组成粒子是带电粒子，所以物质系统内的粒子间相互作用是长程的库仑作用(这与气体中分子间的短程作用不同)，系统内局部区域甚至单个粒子的状态变化都将迅速地影响到整个系统. 这种由大量电子和正离子组成的物质系统宏观上是电中性的，任何局部正电荷或负电荷的偶然集中都将会被附近移来的相反电性电荷立即中和，从而恢复电中性.这种物质系统称为等离子体. 地球是一个冷星体，没有那么高的温度条件，所以地球上除人造等离子体外，自然的等离子体很少，但整个宇宙中99%的物质是等离子体，像太阳风、恒星、星云等都是等离子体.

超导体即超导电性物体，是荷兰物理学家昂纳斯(H.K.Onnes)于1911年首先发现的. 他在观测固态汞的电阻与温度关系时发现，温度下降到4.2K附近时，汞的电阻突然减小到无法测量的程度，昂纳斯的这一发现表明，汞在4.2K以上温度时是一般导体，温度降到4.2K(确切地说是4.15K)以下，汞突然进入了电阻为零(电阻率自然也为零)的超导状态.处于电阻(或电阻率)为零的超导状态的物体称为超导体.除汞外，一些金属、合金及金属氧化物在其特定的低温下，也能转变为处于超导状态的超导体，物质开始转变为超导状态的温度称为它们的转换温度或临界温度(用T。表示).表2.1给出了几种金属、合金及金属氧化物的临界温度.

表2.1 几种超导体的临界温度