导体、绝缘体(conductor, insulator)和半导体材料及其应用实例(semi-conductor with examples)的区别

在物理学和电气工程中,导体是一种允许电荷(电)流过的物体或材料。导体表面有自由电子,允许电流通过。这就是他们能够导电的原因。导体也可以将热量从一个源传递到另一个源。...

什么是指挥(a conductor)?

在物理学和电气工程中,导体是一种允许电荷(电)流过的物体或材料。导体表面有自由电子,允许电流通过。这就是他们能够导电的原因。导体也可以将热量从一个源传递到另一个源。

通常,给定导体的电阻取决于其材料和尺寸。对于给定的材料,电阻与横截面积成反比。例如,一根粗铜线比一根同样的细铜线具有更低的电阻。此外,对于给定的材料,电阻与长度成正比,例如,一根长铜线比另一根相同的短铜线具有更高的电阻。

导电材料包括金属(铜、铝、铁等)、电解质、超导体、半导体、等离子体和一些非金属导体,如石墨和导电聚合物。

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导体在日常生活中的应用

  • 水银是体温计中用来测量体温的常用成分。
  • 铝可用于制作箔以储存食物,也可用于制作煎锅以快速储存热量。
  • 导体用于汽车散热器,以消除发动机的热量。
  • 铁在汽车发动机制造中用来导热。

你需要知道关于指挥的什么

  • 导体是一种允许电流或热量通过的材料。
  • 导体具有很高的导电性(10-7Ʊ/m),因此它们可以很容易地传导电流。
  • 导体中的传导是由金属键合中的自由电子引起的。
  • 导体的电阻随着温度的升高而增大。
  • 在导体中,电子是电荷载体。
  • 在导体中,最外层只有一个价电子。
  • 在导体中,导体的导带和价带之间的能隙很小。传导状态不需要额外的能量。
  • 导体的电阻率系数为正。它的电阻随着温度的升高而增大。
  • 一些特殊导体在过冷时会变成超导体,而另一些导体的电阻是有限的。
  • 导体的价带和导带完全填满。
  • 随着温度的升高,载流子的数量减少。
  • 例如金、铜、银、铝等。
  • 导电的金属如铁、铜、铝等被制成电线,并能输送电流。
  • 导体在其结构中具有离子型键合。
  • 在导体中,电流在电场的影响下很容易发生流动。

什么是半导体(semiconductor)?

半导体是在导体(通常为金属)和绝缘体(如大多数陶瓷)之间具有中间导电性的材料;由于杂质的加入或温度效应。半导体可以是纯元素,如硅或锗,也可以是化合物,如砷化镓或硒化镉。半导体用于制造各种电子器件,包括二极管、晶体管和集成电路。

半导体器件可以显示出一系列有用的特性,比如电流在一个方向比在另一个方向更容易通过,显示出可变电阻和对光或热的敏感性。由于半导体材料的电性能可以通过掺杂或电场或光的应用来改变,因此由半导体制成的器件可以用于放大、开关和能量转换。

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半导体在日常生活中的应用

  • 半导体用于太阳能技术。
  • 用于制造空调温度传感器。
  • 半导体器件用于计算机、计算器、太阳能板和其他电子器件。
  • 用于自动驾驶汽车
  • 半导体在银行自动柜员机的操作中起着重要作用。
  • 用于电子设备中使用的微芯片。

关于半导体你需要知道什么

  • 半导体是一种在不同条件下既可作为导体又可作为绝缘体的材料或物质。
  • 半导体具有中等电导率(介于10-7Ʊ/m到10-13Ʊ/m之间),因此它们可以在不同条件下充当绝缘体和导体。
  • 半导体中的传导是由于电子和空穴的运动。
  • 半导体的电阻随着温度的升高而减小。因此,它在绝对零度时充当绝缘体。
  • 在半导体中,本征载流子是空穴和电子。
  • 在半导体中,最外层有四个价电子。
  • 半导体的带隙大于导体的带隙,但小于绝缘体的带隙。
  • 半导体的电阻率系数为负。
  • 半导体在绝对零度时变成绝缘体。
  • 价带部分为空,导带部分为满。
  • 随着温度的升高,载流子的数量增加。
  • 例如:硅、锗、硒、锑、硼等。
  • 半导体每天都被用于手机、电脑、太阳能电池板等电子设备,如开关、能量转换器、放大器等。
  • 半导体的结构中有离子键和共价键。
  • 在半导体中,电流不会在电场的影响下流动。

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什么是绝缘体(非导体)(an insulator (non-conductors))?

绝缘体也称为绝缘体,是一种不允许电荷(电)流过的物体或材料类型。根据电子能带理论(物理学的一个分支),如果有激发电子的状态,电荷就会流动。这允许电子获得能量,从而通过金属等导体移动。如果没有这种状态可用,则该材料为绝缘体。

绝缘体支撑并防止电导体彼此意外接触。绝缘材料包括纸、木材、塑料、陶瓷、橡胶、玻璃、特氟隆和空气。在高压输电的情况下,经常使用瓷和玻璃绝缘子。尽管塑料仍然具有相当高的抗性,因此在大规模应用中使用得更频繁,但它的抗性水平与玻璃和陶瓷不同。塑料通常用于绝缘电线和电缆。

绝缘体的区别在于它的电阻率。绝缘体的电阻率比半导体或导体高。当一种材料能有效地减少通过它的电流时,它就被称为具有高电阻。绝缘体的额定电压一般为100伏,但一些用于输电和配电的绝缘体的额定电压高达数十万伏。

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隔离器在日常生活中的应用

  • 隔音材料用于隔音室或噪音控制。
  • 电绝缘体用于电路板、高压系统和电线电缆的涂层。
  • 隔热材料用于防止热量从一个部分传递到另一个部分。其他的则用于保持房屋温暖。

关于绝缘体你需要知道什么

  1. 绝缘体是不允许热或电通过的材料或物质。
  2. 它们的导电率很低(10-13Ʊ/m),因此不允许电流流动。
  3. 不导通是由于缺少无电传感器孔。
  4. 绝缘体的电阻很高,但随着温度的升高而降低。
  5. 绝缘体没有任何电荷载体。
  6. 绝缘体最外层有八个价电子。
  7. 绝缘体的带隙是巨大的,需要像闪电一样的巨大能量才能将电子推入导电带。
  8. 绝缘体的电阻率系数也为负值,但它的电阻非常大。
  9. 当冷却到绝对零度时,绝缘体电阻增加。
  10. 绝缘子的价带完全充满,导带完全空。
  11. 温度升高时,载体数量增加。
  12. 例如橡胶、玻璃、木材、云母、塑料、纸张等。
  13. 绝缘体用于防止高压和防止电路中电缆之间的电气短路。
  14. 绝缘体在其结构中具有共价键合类型。
  15. 在绝缘体中,电流在电场的影响下缓慢流动。

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导体、绝缘体(conductor, insulator)和表格式半导体(semi-conductor in tabular form)的区别

比较基础 导体 半导体 绝缘体
描述 导体是一种允许电流或热量通过的材料。 半导体是一种在不同条件下既可作为导体又可作为绝缘体的材料或物质。 绝缘体是不允许热量或电流通过的材料或物质。
导电性 具有很高的导电性(10-7Ʊ/m),因此它们可以很容易地传导电流。 具有中等电导率(介于10-7Ʊ/m到10-13Ʊ/m之间),因此它们可以在不同条件下充当绝缘体和导体。 它们的导电率很低(10-13Ʊ/m),因此不允许电流流动。
导电性或其他原因 导体中的传导是由金属键合中的自由电子引起的。 半导体中的传导是由于电子和空穴的运动。 不导电是由于缺少自由电子或空穴。
电阻与温度 导体的电阻随着温度的升高而增大。 半导体的电阻随着温度的升高而减小。 绝缘体的电阻很高,但随着温度的升高而降低。
电荷载体 在导体中,电子是电荷载体。 在半导体中,本征载流子是空穴和电子。 绝缘体没有任何电荷载体。
价电子 它们的最外层只有一个价电子。 它们在最外层有四个价电子。 它们的最外层有八个价电子。
带隙 在导体中,导体的导带和价带之间的能隙很小。传导状态不需要额外的能量。 半导体的带隙大于导体的带隙,但小于绝缘体的带隙。 绝缘体的带隙很大,需要像闪电一样的巨大能量才能将电子推入导带。
电阻率系数 导体的电阻率系数为正。它的电阻随着温度的升高而增大。 半导体的电阻率系数为负。 绝缘体的电阻率系数也是负的,但它有很大的电阻。
绝对零度 一些特殊导体在过冷时会变成超导体,而另一些导体的电阻是有限的。 半导体在绝对零度时变成绝缘体。 当冷却到绝对零度时,绝缘体电阻增加。
价带;导带 导体的价带和导带完全填满。 价带部分为空,导带部分为满。 绝缘子的价带完全充满,导带完全空。
温度升高与载流子数量的关系 随着温度的升高,载流子的数量减少。 随着温度的升高,载流子的数量增加。 随着温度的升高,载流子的数量增加。
波段重叠 价带和导带重叠。 价带和导带是分开的,能隙为1.1eV。 这两个波段被6eV-10eV的能隙分开。
例子 金、铜、银、铝等 硅、锗、硒、锑、硼等。 橡胶、玻璃、木材、云母、塑料、纸张等。
应用 导电的金属如铁、铜、铝等被制成电线,并能输送电流。 半导体每天都被用于手机、电脑、太阳能电池板等电子设备,如开关、能量转换器、放大器等 绝缘体用于防止高压和防止电路中电缆之间的电气短路。
离子键的类型 导体在其结构中具有金属类型的连接。 半导体的结构中有离子键和共价键。 绝缘体在其结构中具有共价键合类型。
电场对电流的影响 在导体中,电流在电场的影响下很容易发生流动。 在半导体中,电流不会在电场的影响下流动。 在绝缘子中,电流在电场的影响下缓慢流动。

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  • 发表于 2021-11-26 14:07
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  • 分类:科学

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