大家好，今天小編給大家介紹的是關於對固體導電本質的知識。下面就跟著小編一起來看看吧！隨著電學的發展，人們逐漸認識到不同的固體的電阻差則很大，從接近完全絕緣體到按近完全良導體，對這種差異，二十世紀初曾用經典的自由電子論給出解釋，但仍存在矛臘，直到三十年代初利用能帶結構理論才完善了解釋。以後，在固體理論和實驗兩方面又進一步發展，比如說處理了凝聚態物質中粒子的相互作用問題，研究了無序系統的電子志等等。本世紀初，德國物理學家德魯德和洛倫茲提出了經典的自由電子論，用來解釋固體的導電性質。
他們認為，與絕緣體不同，在金屬中有許多自由電子，它們不被束縛於個別原子，而在金屬中自由運動。這個理論比較成功地解釋了歐姆定律，解釋了反映電導和熱導之間關係的維得受——夫蘭茲定律，但不能回答為什麼在實驗上看不出這些自由電子對比熱的貢獻。1928年，索末菲利用自由電子論和兩年前費密和狄拉克建立的量子統計，創立了新的、最子機制的金屬電子論，解釋了比熱的問題：對於費密-狄拉克分布來說，只有少量佔據較高能態的電子才對比熱有貢獻。另一方面，海森伯於1926年已由慕尼黑轉到菜比錫，他又讓他的學生布洛赫研究晶體點陣對晶體中電子運動的影響。
於1928年布洛赫提出，晶體中原子的周期性排列形成了對自由電子運動有影響的周期性勢場，在周期性勢場中，電子佔據的可能能級形成能帶，能帶間有一定的間隙。布洛赫的理論為能帶論奠定了基礎。1931年，英國物理學家A.威爾遜，依據能帶論，解釋了金屬、絕緣體和半導體的區別。根據能帶理論，晶體中電子的可能能級形成能帶，各種晶體的能帶數目及寬度都不相同。相鄰兩能帶間的能區稱為「禁帶」，電子不能具有這種能量。完全被電子佔據的能帶稱為「滿帶」，滿帶中的電子不能導電，完全未被佔據的能帶稱為「空帶」，部分被佔據的能帶稱為「導帶」，導帶中的電子能夠導電。
價電子佔據的能帶稱為「價帶」。比價帶低的各能帶一般都是滿帶。價帶可以是導帶，也可以是滿帶。金屬中的價帶是導帶，所以能導電；絕緣體價帶是滿帶，所以不能導電。以能帶結構上看，半導體的能帶基本上和絕緣體的相似，但其禁帶比較窄，一般在2電子伏以下，因此可以依靠熱激發，把滿帶中的電子激發到空的能帶上去，在導帶中的電子就能有導電作用。由於受熱激發的電子數目是溫度的指數函數，半導體的電導率也是溫度的指數函數。由於電子從滿帶被激發到導帶而具有導電性質的半導體，一般稱為本徵半導體。
高純度半導體和在較高溫度下的半導體都具有本徵半導體的性質，但在一般情況下，大多數半導體的性質同雜質的種類和含量有關，這種半導體稱為雜質半導體。與只依都電子導電的金屬不同，半導體依靠導帶中的電子或價帶中的空穴導電。依靠導帶電子導電的半導體稱為n型半導體，依靠價帶空穴導電的半導體稱為p型半導體。半導體的導電性一般通過摻入雜質原子取代原來的原子來控制。
摻入的雜質原子如果比原來的原子多一個價電子，如將V族元素摻入矽或鍺，則產生電子導電，這類雜質稱為施主，反之，如果摻入皿族元素，則產生空穴導電，這類雜質稱為受主。電子和空穴通稱載流子。能帶論奠基了半導體物理的基礎。在能帶論中，用單電子獨立運動的量子描述解釋了固體的導電性質。其後，開始處理了凝聚態物質中粒子相互作用的問題。1934年，美國物理學家賽茲和匈牙利出生的美國數理學家魏格納研究了電子的相互作用，對能帶論作了發展，並計算了鹼金屬的結合能。
1937年，美國物理學家巴丁研究了在金屬電子-聲子相互作用中電子對離子運動散射的問題。與此同時，臀勢的概念於1936年由赫爾曼和1939年美國物理學家赫林各自獨立地提了出來。那時，第一次提出了凝聚物質中的集體運動模式，如布洛赫在1931年提出海森伯鐵磁中的自旋波，美國物理學家斯萊特1939年提出反鐵磁絕緣體自定波，弗倫克爾1931年提出絕緣體和半導體中的激子等等。
但是直到戰後才真正開始處理凝聚物質中的粒子相互作用，在1947-1958年間開拓了凝聚態物質的多粒子問題，在這個時期最突出的成就之一就是超導電性的BCS理論在非晶態固體領域內，現已認識到，過去長期用來描述周期性晶體結構的能帶結構仍作為短程序的特徵繼續存在。這個發現非常重要，意味著固體電子學中許多熟悉的電子器件也可以用非晶態材料來製造：而非晶態材料可以大大降低成本、降低對汙染的敏感性，並容易得到大面積材料。
半導體是指其導電能力介於金屬和絕緣體之間的一大類物質，雖然早在二十年代之前，半導體就有些應用和研究，但很不受重視。半導體物理的真正發展是在依據能帶論解釋了半導體的性質之後。在四十年代末發明了半導體二極體和電晶體後，半導體器件和技術的研究成為電子技術中的新領域。半導體技術的發展為半導體物理的深入研究提供了條件，使人們有可能揭示出許多前所未知的半導體物理性質。好了，今天小編就給大家介紹到這裡，如果你也有好的想法，不妨在下方評論區內給我留言吧！