导体半导体和绝缘体的区别是什么

  从前面的讨论可以看到，绝缘体物质与导体物质的导电性能(即传导电荷的能力)相差很大，像玻璃那样的绝缘体的电阻率比一般金属导体的电阻率要大102 倍，究其原因，是它们的微观电结构不同.不管是固态、液态或气态的导体，其内部都存在大量的可以在导体内自由移动的自由电荷，更确切地说，导体内存在着大量可以在导体内自由运动的带电粒子，这种带电粒子称为载流子，这是导体电结构的基本特点.而在绝缘体中，绝大部分电荷都被束缚在组成绝缘体的分子或原子范围内，在外界影响下(如外电场作用下)，这些电荷只能在分子或原子范围内作微小的位移，这种电荷叫束缚电荷.下面我们具体讨论一下导体内存在自由运动的载流子的原因，先讨论固态金属导体的情况.

  大家知道，一个金属原子内有一个由z个质子和若干个中子组成的原子核，核外有z个运动的电子，x是金属元素的原子序数.原子内原子核的大小线度只有10-15m的量级，而原子内电子的运动空间范围尺度是10-10m，所以在研究核外电子运动时，原子核可近似视为点电荷.原子内的每个电子就是在核电荷和其他电子电荷共同产生的电场中运动.在这种情况下，根据现代量子理论的观点，原子内电子的能量是量子化的，只能具有一系列不连续的能量值，这一系列不连续的能量值称为原子中电子的能级(有时也叫做原子能级).根据量子理论中的泡利不相容原理，原子中每个电子能级上能够分布的最多电子数目是一定的.这样，原子中的个电子在正常状态下的能量分布情况是∶从最低电子能级开始，电子依次分布在各个不同的电子能级上.量子理论还指出，处在不同电子能级上的电子，距离原子核的(píng)均距离不同，能级越高的电子距离原子核的(píng)均距离越远.这样，原子内z个电子的空间分布将会是按壳层分布，能级越高的电子(píng)均看来是分布在距原子核越远的壳层内.

  原子中分布在最外壳层的电子，距离原子核最远，受原子束缚最小，在外界影响下最容易脱离原子，使原子变成为正离子.通常，把金属原子中最外层的电子称为价电子，而把原子核以及与原子核结合较紧密的内层电子称为原子实.固态金属导体是由大量的金属原子相互靠近到10~10m量级的距离后，原子的价电子受其他原子的作用而脱离单个原子被“公有化”后所形成的宏观物体.在这种金属导体里，原子的原子实在空间周期性地规则排列成整齐的点阵，称为晶体点阵或晶格. 处于晶格格点上的原子实只能作微小位移的热振动.而被“公有化”了的价电子，成为了可以在晶格间自由运动的自由电子，从经典图像看，它们像容器内的气体分子那样在晶格间跑来跑去.这些自由电子就是固态金属导体中的自由运动带电粒子或载流子，其所带的电荷即为金属导体中的自由电荷.

  液态导体的电解液中，自由电荷或载流子是溶解在水溶液中的酸、碱、盐溶质分子离解成的正、负离子.电离气体中的自由电荷是气体分子被电离成的正、负离子，其中负离子一般就是电子.等离体中的载流子是气体分子碰撞电离后形成的电子和正离子.超导体中的载流子是所谓的超导电子，实际上它是电子对.当晶体材料的温度降至临界温度时，动量和自旋方向相反的一对电子能够束缚在一起构成电子对，称为库珀对.这种库珀电子对在超导晶体中运动时不易被晶格散射而引起电阻，从而使得超导晶体的电阻几乎为零.

  半导体虽然其导电性能比导体差，但比绝缘体要强得多，而且半导体的导电性能对温度、光照、杂质等外加条件极为敏感.半导体中的载流子是电子和带正电荷的“空穴”.当半导体中多数载流子是电子时，称为n型半导体多数载流子是“空穴”时，称为p型半导体.将n型半导体和p型半导体结合起来可以构成pn结，利用它可以制成各种半导体器件，在现代半导体电子技术中有广泛的应用.