固体的电学性质

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介绍

固体的电学性质用电导率来量化。物质传输电能的能力称为其电导率。因此，良好的导体可以很容易地传导电流，而不会熔化、沸腾或以其他方式改变其化学成分。

固体并不都具有相同的电学特性。其中一些非常容易导电，而另一些则根本不导电。根据从 10−20 𝑡𝑜 107 𝑜ℎ𝑚−1𝑚−1 的电导率范围，固体可以分为绝缘体/导体/半导体。

什么是固体？

固体是物质的四种基本状态之一。固体中的分子紧密聚集，并且具有最低的动能。固体以其结构稳定性和对表面力的抵抗力为特征。与液体不同，固体不会流动以适应其容器的形状，也不会像气体一样膨胀以占据整个空间。物质既具有物理性质，也具有电学性质。固体具有确定的形状和体积。然而，固体的电学特性根据其化学结构和成分而有很大差异。用于对固体进行分组的 3 个类别⇒导体、半导体和绝缘体。

固体的电学性质

物质的电学特性称为电导率。材料传导电能的能力称为电导率。因此，良好的导电体可以很容易地传导能量，而不会沸腾、溶解或以其他方式改变其化学性质。所有固体都不具有相同的电学特性，因为各种物质具有不同的电导率水平。根据其电导率，固体主要分为三类：半导体、导体和绝缘体。

导体

具有高电导率的固体称为导体。它们使热能和电流很容易快速地通过它们。这种能量传递是通过导体中原子之间电子的自由传递实现的。当电流仅施加到它们身体的一部分时，它们可以将其能量传播到整个身体。众所周知，所有金属都是最强的导体。其原子中价电子的数量影响它们的导电性。这些电子可以自由移动，因为它们没有紧密地结合在一起。金属如此有效地传导热量和电力的原因在于其原子中存在的电子类型。金属的电导率在 106 𝑎𝑛𝑑 108 𝑜ℎ𝑚−1𝑚−1 之间，这允许电场通过它们。

绝缘体

与导体相反，绝缘体是完全不导电/能量的物质。它们不允许任何电荷通过，或者只允许非常少的电荷通过。它们具有很大的带隙，阻止电流通过。一些例子包括玻璃、木材、橡胶等。绝缘体还有另一种应用，因为它们是非常差的导体。我们用它们来绝缘导体和半导体。例如，您可能见过塑料或其他类型的聚合物覆盖铜线。它们固定电线和电缆，而不允许任何电流通过。这是电线的绝缘。

半导体

半导体是介于导体和绝缘体之间的材料。这些是能够在其间传导电流的固体，但仅在特定条件下。

本征半导体

由于没有添加杂质，因此这些物质是未掺杂的半导体，因为它们是纯净的材料。在这里，我们为物质提供热能，这会导致价带中形成空位。由于此原因，能量可以传递。然而，这些导体不是特别强大，并且用途很少。外在半导体：掺杂半导体就是这些。我们向物品中添加某些污染物以提高其导电性。外在

半导体分为两种：n 型和 p 型。例如，我们可以用这种方法提高硅和锗的导电性。由于其调节电导率的能力，半导体是最重要的材料类型。由于这个原因，半导体主要用于电子应用。

材料的电导率与其热导率密切相关。众所周知，金属是有效的电导体。为了使物质传导热量，一个分子或原子的运动必须很容易地传递到其相邻原子。金属很容易传导热量，因为由于金属键的非方向性，这种类型的传递非常容易。

结论

可以得出结论，固体是物质的四种基本状态之一。固体的分子紧密堆积，并具有最低的动能。除了固定的形状等一般物理特性外，它还具有电导率等重要的物理特性。材料促进电子移动和传导电力的能力称为电导率。根据其电导率，固体主要分为三类：半导体、导体和绝缘体。

常见问题

1. 固态中的能带是什么？带隙在解释固体元素的电学特性方面起什么作用？

2 个原子轨道在分子中结合形成分子轨道，该分子轨道具有 2 个不同的能级，称为“能带”带。

带隙是决定固体电学特性的关键因素之一。导体要么带隙极小，要么没有带隙，因为价带和导带相遇，而绝缘体带隙很大，半导体带隙较小，金属既没有带隙。

2. 固体导电效率如何？

固体的组成粒子以确定的位置排列并紧密堆积。由于相邻粒子之间存在强大的力，因此热量更容易传递和通过碰撞传递。

由于其高电导率，固体被称为导体。热量和电力可以很容易地通过它们，因为它们的导电性很大程度上取决于它们有多少价电子原子。

3. 哪些因素会影响材料的电导率？

材料的电子在其结构内部流动的能力决定了材料的电导率。如果电子或带电粒子可以在结构内部自由流动，则该物质被认为是良好的导体。

离子 s

4. 固体不导电，为什么？

作为固体，离子化合物不会导电。这是因为离子排列在离子晶格中，这阻止了它们在固体内部自由移动。当离子材料溶解在溶液/熔融状态中时，会发生传导，因为离子晶格被破坏，使离子能够自由移动。

5. 为什么金属固体是延展的和可锻的电导体？

金属键是指将金属离子与其作用域内的许多电子结合在一起的力。由于这种吸引力足够强大，因此金属具有致密的固体结构，这使得它们本质上是良好的导体、延展的和可锻的。