固體導電

固體導電（electrical conduction of solid）是指固體的導電性能。用電導率σ（或γ）來表征。σ的定義是材料中電場強度 E 與通過它沿電場方向的電流密度 J 的比值，單位為西/米。σ的倒數ρ=σ^－1，稱為電阻率，單位為（歐·米）。按照電導率的大小，固體分為金屬、絕緣體和半導體三類。

基本介紹

• 中文名：固體導電
• 外文名：electrical conduction of solid
• 定義：指固體的導電性能

金屬導電性

金屬有良好的導電性，σ值在10⁴西/米以上，它靠體內密度為n的電子氣中任一電子在兩次碰撞的平均自由時間中受電場加速，獲得平均漂移速度v_d=μE，實現其導電行為。故電流密度J=σE，電導率σ=neμ，μ=v_d/E，為電子遷移率。金屬的電阻率ρ=ρ_L+ρ_i。ρ_i為剩餘電阻率，是由材料中雜質和缺陷對電子散射引起的，與溫度無關。而ρ_L是晶格振動破壞了周期性對電子散射引起的電阻率，依賴於溫度T；在高溫區ρ_L與T成正比；在低溫區ρ_L一般與T⁵成正比。

絕緣體電導率

絕緣體是電導率小於10^－13西/米的固體。這種材料不能導電，供作電隔離物之用。

半導體導電性能

半導體的導電性能比金屬差得多，但對雜質和溫度(T)以及光照都很敏感。參與導電的有導帶電子和價帶空穴，它們的密度分別為n和p，遷移率分別為μ_e和μ_h，所以半導體電導率寫成σ=neμ_e+peμ_h。對於不含雜質又沒有缺陷的本徵半導體，n=p，且正比於 exp(－A/T)，A是材料參數。故σ依 exp(－A/T)隨溫度T變化。對於摻有特定雜質的半導體，可得到以電子導電為主的N型半導體，或以空穴導電為主的P型半導體。

離子晶體導電

離子晶體中容易移動的離子在電場作用下可參與導電，但其離子電導率很小。若將它製成非晶態離子固體時，其電導率可提高1—2個數量級。但也有特例，如晶態的LiNbO₃是一種光學晶體，在室溫時其離子電導率約為10^－24西/米的量級，但非晶態的LiNbO₃固體，其中Li⁺的電導率可升到10^－4西/米。