我知道有三个导电理论分别是经典自由电子理论量子自由电子理论还有能带理论用每个理论分别对半导体和导体的导电机理说明一下区别?

Question

我知道有三个导电理论 分别是 经典自由电子理论 量子自由电子理论 还有 能带理论
用每个理论分别对半导体和导体的导电机理说明一下 区别?

Answer 1

一：经典自由电子理论
金属电子被束缚能较低,可以在金属中自由移动.所以加了电压就可以导电.   而半导体是以共价键形式存在,原子核对最外层电子的束缚较强,所以电子不可以随意移动.但是由于半导体是体材料,所以有好多的原子就在一起,那么他们的电子壳层就交叠在一起了.如图,那么电子就可以在这些交叠的轨道上运动了,于是也可以导电.
二：量子自由电子理论
这其实半导体和金属都是运用薛定谔的方程,再根据边界条件的值求解能量表达.他们的共同点是大都在纳米量级下才能观察到能量的量子化效应.比方说,普通金属在体材料即大块的时刻,有良好的导电导热性能,但是在纳米颗粒情况下就会绝缘.    半导体的量子化可以有量子阱,量子线,量子点等.这些情况下其能级发生分离,不再是连续的.
三：能带理论
这也是区别半导体和金属的比较易理解的方式.首先晶体中电子的分布要满足一定的波函数,而波函数也随这晶格周期性的变化.最终得到电子的分布空间是一些带.带和带之间时禁带,即不能存在电子.晶体能够导电是其中的电子在外电场的作用下做定向运动.电子在外电场下做加速运动,于是电子的能量就发生改变.从而电子从能量较低的带跃迁到高的带.半导体,就是能量较低的带里全部填充电子,能量高的带没有电子,因为满所以就好比大家在一起挤着不能动,那么就没有电流.但是有了外力,电子就跃迁,满的地方就空出位置,从而让旁边的电子移动,从而形成电流.金属的较高地方也有电子那么较高的能带上就有电子有空位（空穴）,所以何时都能导电.