固态

电气性能

固体表现出惊人的导电性范围。导电性是电阻率的倒数。电阻率是固体抵抗电流流动的特性，而导电性是导电的特性。

电阻率的国际单位制单位是欧姆表。由于电导率是电阻率的倒数，因此其单位是欧姆计的倒数，即欧姆¹米¹．电导率一般用希腊字母σ (sigma)表示。电导率的SI单位是西门子每米，即S/m。

根据电导率范围的大小，即从10^-20年到10⁷欧姆¹米¹，固体可分为三类:

(一)指挥:电导率范围为10的固体⁴到10⁷欧姆¹米¹被归类为导体。金属是电的良导体。银的电导率为10数量级⁷欧姆¹米¹被认为是很好的导体。

(b)绝缘子:固体导电性范围从10^-20年到10^-10年欧姆¹米¹被认为是绝缘体。

(c)半导体:具有中间导电性范围的固体，即从10⁶到10⁴欧姆¹米¹叫做半导体。

金属由于电子的运动而具有导电性。电解质由于离子的运动而表现出导电性。金属在固体和熔融状态下均表现出导电性，而电解质在熔融状态和水溶液中均表现出导电性。

金属的导电性取决于每个原子的价壳层中是否存在不成对的电子。存在于金属价壳层中的电子可以自由移动，从而使金属内部能够导电。

带电子的能级(原子轨道)和金属中存在的空能级在能量上有微小的差别，它们一起被称为能带或简称能带。bdapp官方下载安卓版空能级或未占据的能级也被称为导带，因为它们有助于导电。

当部分填满的能级(原子轨道)与未填满的能级或导带过于接近或重叠时;在电场作用下，电子可以很容易地在它们之间流动。由于未配对电子从已占能级流向导带，金属导电。

在绝缘体中，占据能级和未占据能级(导bdapp官方下载安卓版带)之间的能量差较高，因为电子不会从占据能带流向下一个更高的未占据能带，导致绝缘体不导电，因为电子不流动。

在硅和锗等半导体中，价壳层和导带之间的能隙非常小，以至于电子在电场作用下可以从填充轨道跃迁到导带。由于这种行为，即半导体的价带和导带之间的间隙较低，显示出导电。

半导体的导电性随着温度的升高而增加。硅和锗等元素表现出这种行为，被称为本征半导体。

本征半导体的电导率很低，因此不能实际应用。因此，本征半导体的电导率通过添加合适的杂质而增加。向元素(如本征半导体)中加入适量合适的杂质称为掺杂。

在本征半导体中掺杂富电子或缺电子元素(杂质)。在半导体中掺杂富电子或缺电子元素会产生电子缺陷。

(a)富电子杂质掺杂:n型半导体:

硅和/或锗掺杂富电子杂质以增加其导电性。这样形成的半导体称为n型半导体。

硅和锗，每个都有四个价电子，因为它们属于元素周期表的第14族。砷和磷属于元素周期表的第15族，它们的价电子等于5。当硅或锗掺杂磷或砷时，磷或砷的5个电子中有4个;与硅或锗的四个电子形成共价键，留下一个自由电子;这增加了硅或锗的导电性。

由于硅或磷的电导率由于带负电荷的粒子(电子)而增加，因此这被称为n型半导体。

(b)掺杂缺电子杂质:p型半导体:

硅或锗的导电性掺杂了元素周期表中属于第13族的元素，如硼、铝或镓。13族元素的价电子等于3。这些元素中的三个价电子与硅或锗的四个价电子壳层中的三个电子形成共价键，留下一个电子离域。失去一个电子的地方叫做电子空穴或电子空位。

当硅或锗置于电场下时，来自邻近原子的电子会填满电子空穴，但这样做会在电子运动的地方产生另一个电子空穴。在电场的影响下，电子通过电子空穴向带正电的平板移动，电子空穴带正电并向带负电的平板移动。

掺杂缺电子杂质形成的半导体;称为p型半导体。

n型和p型半导体的应用

物质由于电子的存在而表现出磁性。原子中的每个电子都像磁铁一样运动，因为它有两种运动方式——一种是围绕它们的轴运动，另一种是围绕原子核运动。原子中的电子由于带电而不断运动;具有显示磁矩的小电流回路。

根据磁性，物质可分为五类:

(一)顺磁性:被磁场轻微吸引，去除磁场后不再保留磁性的物质称为顺磁性物质。例如O^２＋、铜^２＋、铁^{3 +}、铬^{3 +}镁、钼、锂等。

由于存在不成对电子，物质表现出顺磁性。这些不成对的电子被磁场吸引。

(b)反磁性:抗磁性物质与顺磁性物质正好相反。被磁场轻微排斥的物质称为抗磁性物质。例如;H₂O, NaCl, C₆H₆等。对偶物质在相反方向的磁场下被轻微磁化。

由于存在成对电子而不存在非成对电子，物质具有抗磁性。因此，电子的配对抵消了磁性。

(c)铁磁性:被磁场强烈吸引的物质称为铁磁性物质，如钴、镍、铁、钆、氧化铬等。铁磁性物质也可以永久磁化。

铁磁性物质的金属离子在正常情况下是随机取向的，物质不充当磁铁。但是，当金属离子聚集在一个小区域(称为畴)中时，每个畴就像一个微小的磁铁，产生强大的磁场，在这种情况下，铁磁性物质就像磁铁一样。如果在移去磁场后，群中畴的有序仍然存在，则铁磁性物质成为永磁体。

(d)反铁磁性:畴结构与铁磁性物质相似但取向相反的物质被称为反铁磁性物质，这种性质被称为反铁磁性物质。例如;MnO。

(e)铁氧体磁性:在磁场中被轻微吸引的物质，其结构域在平行和反平行方向分组，但数量不等，称为铁磁性物质，这种性质称为铁磁性。例如，磁铁矿(Fe_3.O₄)、铁氧体(MgFe)₂O₄), ZnFe₂O₄等。

铁磁性物质在加热时失去铁磁性而变成顺磁性。