導體、半導體和絕緣體的區別
我們知道導體是導電的那麼為什麼導體會導電而絕緣體又不會呢？同時我們也經常見到個詞叫半導體。半導體又是什麼？那麼接下來我們先來了解下他們是什麼。在瞭解完後再來說他們的區別吧。
導體是什麼?
導體(conductor)是指電阻率很小且易於傳導電流的物質。導體中存在大量可自由移動的帶電粒子稱為載流子。在外電場作用下，載流子作定向運動，形成明顯的電流。
金屬是最常見的一類導體。金屬原子最外層的價電子很容易掙脫原子核的束縛，而成為自由電子，留下的正離子(原子實)形成規則的點陣。金屬中自由電子的濃度很大，所以金屬導體的電導率通常比其他導體材料的大。金屬導體的電阻率一般隨溫度降低而減小。在極低溫度下，某些金屬與合金的電阻率將消失而轉化為“超導體”。
半導體是什麼?
半導體( semiconductor)，指常溫下導電效能介於導體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。如二極體就是採用半導體制作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，範圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。今日大部分的電子產品，如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵等，而矽更是各種半導體材料中，在商業應用上最具有影響力的一種。
定義
物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等
等。我們通常把導電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡單的把介於導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比，半導體材料的發現是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以後，半導體的存在才真正被學術界認可。
本徵半導體：不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本徵半導體。在極低溫度下，半導體的價帶是滿帶(見能帶理論)，受到熱激發後，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後成為導帶，價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位，稱為空穴。空穴導電並不是實際運動，而是一種等效。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動 。它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失，稱為複合。複合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下，電子- 空穴對的產生和複合同時存在並達到動態平衡，此時半導體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率。溫度升高時，將產生更多的電子- 空穴對，載流子密度增加，電阻率減小。無晶格缺陷的純淨半導體的電阻率較大，實際應用不多。
分類
半導體材料很多，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導
體兩大類。鍺和矽是最常用的元素半導體;化合物半導體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物(砷化鎵、磷化鎵等)、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體(鎵鋁砷、鎵砷磷等)。除上述晶態半導體外，還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。
半導體的分類，按照其製造技術可以分為：積體電路器件，分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類，一般來說這些還會被分成小類。此外還有以應用領域、設計方法等進行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其規模進行分類的方法。此外，還有按照其所處理的訊號，可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。
絕緣體是什麼?
不善於傳導電流的物質稱為絕緣體(Insulator)，絕緣體又稱為電介質。它們的電阻率極高。絕緣體的定義：不容易導電的物體叫做絕緣體。 絕緣體和導體，沒有絕對的界限。絕緣體在某些條件下可以轉化為導體。這裡要注意：導電的原因：無論固體還是液體，內部如果有能夠自由移動的電子或者離子，那麼他就可以導電。沒有自由移動的電荷，在某些條件下，可以產生導電粒子，那麼它也可以成為導體。
基本釋義
絕緣體是指在通常情況下不傳導電流的物質。又稱電介質。絕緣體的特點是分子中正負電荷束縛得很緊，可以自由移動的帶電粒子極少，其電阻率很大，約為10～10歐姆 ·米，所以一般情況下可以忽略在外電場作用下自由電荷移動所形成的宏觀電流，而認為是不導電的物質。絕緣體可分為氣態(如氫、氧、氮及一切在非電離狀態下的氣體)、液態(如純水、油、漆及有機酸等)和固態(如玻璃、陶瓷、橡膠、紙、石英等)三類。固態的絕緣體又分為晶體和非晶體兩種。實際的絕緣體並不是完全不導電的，在強電場作用下，絕緣體內部的正負電荷將會掙脫束縛，而成為自由電荷，絕緣效能遭到破壞，這種現象稱為電介質的擊穿。電介質材料所能承受的最大電場強度稱為擊穿場強。在絕緣體中，存在著束縛電荷，在外電場作用下，這種電荷將作微觀位移，從而產生極化電荷，就是所謂電介質的極化。電介質按其物理效能可分為各向同性電介質和各向異性電介質兩種。就極化機制可分為無極分子和有極分子兩種。絕緣體在工程上大量用作電氣絕緣材料、電容器的介質和特殊的電介質器件如壓電晶體等。
絕緣體的傳導性決定於物質中電子的行為.晶體中的電子行為取決於能帶結構.導帶全空，價帶全滿的物質即為絕緣體，導帶底和價帶頂的'能量差(帶隙)很大時，在通常的電場下不導電.對於能隙較小的物質，在溫度較低時雖為絕緣體，但溫度升高時，價帶電子被激發到導帶，也會導電.另外，帶隙中的雜質能級上的電子或空穴激發到導帶或價帶時，也會導電。這兩種情況的物質通常稱為半導體.當用能量大於帶隙的光照射絕緣體時，價帶電子被激發到導帶，在價帶留下空穴，這二者都可導電，這種現象稱為光電導.大多數絕緣體都有極化性質，因此絕緣體有時也稱為電介質.絕緣體在一般電壓下是絕緣的，當電壓增加到一定限度時，將發生介電擊穿，絕緣狀態破壞.
結構
絕緣體是一種可以阻止熱(熱絕緣體)或電荷(電絕緣體)流動的物質。電絕緣體的相對物質就是導體和半導體，他們可以讓電荷通暢的流動(注：嚴格意義上說，半導體也是一種絕緣體，因為在低溫下他會阻止電荷的流動，除非在半導體中摻雜了其他原子，這些原子可以釋放出多餘的電荷來承載電流)。術語電絕緣體與電介質有相同的意思，但是兩種術語分別用在不同的領域中。
一個完全意義上的熱絕緣體，根據熱力學第二定律是不可能存在的。然而，有一些材料(如二氧化矽)就非
常接近真正的電絕緣體，從而產生了快閃記憶體技術。一個更大類別的材料，如，橡膠和很多的塑膠，對於家庭和辦公室配線來說都是"完美”的，沒有安全性方面的隱患， 並且效率也很高。
在沒有發明出更好的合成(物理或化學反應)物質前，在大自然的固有物質中，雲母和石棉都可以作為很好的熱和電絕緣體。
原理
絕緣體在某些外界條件，如加熱、加高壓等影響下，會被“擊穿”，而轉化為導體。在未被擊穿之前，絕緣體也不是絕對不導電的物體。如果在絕緣材料兩端施加電壓，材料中將會出現微弱的電流。
絕緣材料中通常只有微量的自由電子，在未被擊穿前參加導電的帶電粒子主要是由熱運動而離解出來的本徵離子和雜質粒子。絕緣體的電學性質反映在電導、極化、損耗和擊穿等過程中。
導電
絕緣體是不存在電導的物質。電子能帶理論指出，固體中的電子僅允許存在於一定的能量狀態，這些能量狀態形成彼此分離的能帶。電子趨向於先佔據能量最低的能帶，在絕對零度能夠被填滿的能量最高的能帶叫做價帶，價帶之上的能帶叫做導帶，價帶和導帶之間的空隙叫做能隙。在絕對零度以上，價帶電子部分被激發而躍遷至導帶，成為導帶電子，並在價帶留下空穴。根據能帶理論，被電子填滿的能帶或空的能帶對電導沒有貢獻，電導僅來源於半滿的能帶，導帶電子和價帶空穴合稱載流子。金屬的導帶被部分填充，因而有好的電導。對於半導體和絕緣體，在絕度零度下價帶被填滿，而導帶沒有電子。在常溫下，半導體由於能隙較小，可以透過熱激發而形成電子空穴對，因而具有一定的電導。相反，絕大多數絕緣體通常具有非常大的帶隙寬度，價帶電子很難被激發至導帶，因此絕緣體的載流子濃度極低，相應地電導也極低，或者說這種材料絕緣。
對於絕緣體，總存在一個擊穿電壓，這個電壓能給予價帶電子足夠的能量，將其激發到導帶。一旦超過了擊穿電壓，這種材料就不再絕緣了。然而，擊穿通常伴隨著破壞材料絕緣性的物理或化學變化。
以上討論僅涉及電子導電。除了不存在電子導電，絕緣體中也不能有其他移動電荷帶來的電導。例如，如果液體或氣體中有離子存在，離子可以定向移動形成電流，因而這種材料是導體。電解液或等離子體都是導體，不管有沒有電子的流動存在。
擊穿
絕緣體都會受到電擊穿的影響。當外加電場超過某個閾值，(這個閾值與材料的能隙寬度成正比)，絕緣體將突然轉變為導體，並可能帶來災難性的後果。在電擊穿過程中，自由電子被強電場加速到足夠高的速度，這些高速電子與束縛電子撞擊，能使束縛電子脫離原子的束縛(電離)。新的自由電子又能被加速並撞擊其他原子，產生更多的自由電子，形成一個鏈式反應。很快絕緣體中將會充滿可移動的載流子，因此其電阻將降至一個很低的水平。在空氣中，電暈放電是高電壓導體附近的正常電流;電弧放電是非正常，不希望見到的電流。相似地，擊穿可以發生在任何絕緣體，甚至是固體中。甚至連真空都存在某種形式的擊穿，但這種擊穿或稱真空電弧與電極表面的電子發射有關，而不是由真空本身產生的。
種類
絕緣體的種類很多：
固體
如塑膠、橡膠、玻璃，陶瓷等;
液體
如各種天然礦物油、矽油、三氯聯苯等;
氣體
如空氣、二氧化碳、六氟化硫等。
與導體關係
絕緣體和導體不是絕對的，二者之間沒有不可逾越的鴻溝。
二者的區分主要是內部能自由移動的電荷的數量，然而也跟外部條件(如電壓、溫度等)有關。在常溫下絕緣的物體，當溫度升高到相當的程度，由於可自由移動的電荷數量的增加，會轉化成導體。
三者的區別
按固體能帶理論，物質的核外電子有不同的能量。根據核外電子能級的不同，把它們的能級劃分為三種能帶：導帶、禁帶和價帶(滿帶)。
在禁帶裡，是不允許有電子存在的。禁帶把導帶和價帶分開，對於導體，它的大量電子處於導帶，能自由移動。在電場作用下，成為載流子。因此，導體載流子的濃度很大。
對絕緣體和半導體，它的電子大多數都處於價帶，不能自由移動。但在熱、光等外界因素的作用下，可以使少量價帶中的電子越過禁帶，躍遷到導帶上去成為載流子。
絕緣體和半導體的區別主要是禁的寬度不同。半導體的禁帶很窄，(一般低於3eV)，絕緣體的禁頻寬一些，電子的躍遷困難得多。因此，絕緣體的載流子的濃度很小。導電效能很弱。實際絕緣體裡，導帶裡的電子不是沒有，並且總有一些電子會從價帶躍遷到導帶，但數量極少。所以，在一般情況下，可以忽略在外場作用下它們移動所形成的電流。
導體導電性好,可做導線.絕緣體一般不導電,可做導線包皮.半導體導電性介於兩者之間,用半導體材料製成的二極體具有單向導電性,可用於整流,也可判斷電流方向.
各種物體對電流的透過有著不同的阻礙能力,這種不同的物體允許電流透過的能力叫做物體的導電效能.
通常把電阻係數小的(電阻係數的範圍約在0.01~1歐毫米/米)、導電效能好的物體叫做導體.例如：銀、銅、鋁是良導體;
含有雜質的水、人體、潮溼的樹木、鋼筋混凝土電杆、牆壁、大地等,也是導體,但不是良導體.
電阻係數很大的(電阻係數的範圍約為10~10歐姆·毫米/米)、導電效能很差的物體叫做絕緣體.例如：陶瓷、雲母、玻璃、橡膠、塑膠、電木、紙、棉紗、樹脂等物體,以及乾燥的木材等都是絕緣體(也叫電介質).
導電效能介於導體和絕緣體之間的物體叫做半導體.例如：矽、鍺、硒、氧化銅等都是半導體.半導體在電子技術領域應用越來越廣泛.
【導體、半導體和絕緣體的區別】相關文章：