➢ 过渡金属 铁、镍、钴 铁（3S23P63d74S2）：具有
未满的d层，过渡金属的d层能夺取较高的s带中的电子而使能量降低， 即d层和s层往往会产生能级交叉现象，故有导电性。
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（2）绝缘体 insulator
绝缘体的能带结构具有下列 特征：在满带与导带之间存在 一个较大的禁带，约大于 6.408×10-19J，禁带宽度依物 质不同而异，禁带越宽，绝缘 性越好。
qinii
i
5
qinii
i
qi是第i种载流子的荷电量，负电子、正空穴、 正负离子都可以是诱导电流的载流子。
该式反映电导率σ的微观本质，即宏观电导率σ 与微观载流子的浓度n，每一种载流子的电荷量q 以及每种载流子的迁移率μ的关系。
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4-3-2 材料的结构与导电性
1、 材料的电子结构与导电性
( 其物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度)
即：μ=ν/E
电流密度
单位为m2/(v.s)
（单位时间（1s）通过单位截面积的电荷量）
J＝nqv
n：单位体积内的载流子数；q：每一载流子的荷电量； v：每一载流子在Ｅ方向发生漂移的平均速度（m/s）
电导率 σ= J/E = nqv／E = nqμ
更一般的表达式为：
每个原子的３s能带是满的，但它不是绝缘体而是导体，因为它们的３s 能带与较高的能带3P有交叠的现象，故能导电。但是重叠程度有差异，
例如钙的上、下两个能带重叠的部分很小，因而是不良导体。
➢ 贵金属 铜、银、金 铜（1S22S22P63S23P63d104S1）：
它们都有一个s态价电子，因d层填满，原子恰如钢球，不易压缩，贵金 属等的价电子数是奇数，本身的能带也没有填满，故为良导体。
（３） 决定电导率的基本参数 parameters
电导率与两个基本参数相关，即载流子密度和载流子迁移率
载流子 charge carrier—— 电子、空穴、正离子、负离子 载流子数 charge carrier density----n, 个/m3 载流子迁移率 electron mobility
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导体（半 满带）
导体（满 带与空带 有重叠）
绝缘体
半导体
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（1）导体 conductor ➢ 碱金属 锂、钠、钾 钠（1S22S22P63S1）：它是属于
不满带的情况，故为导体，其中每个原子都有一个s价电子，众多原子 聚合成固体后，s能级将分裂成很宽的s能带，而且是半充满的。
➢ 碱土金属 铍、镁、钙 镁（1S22S22P63S2）：虽然
实际上，半导体在外电场下显示出的传导性能，不仅与激 发到导带中的电子有关，还与满带的空穴有关。半导体的一 个电子从价带激发到导带上，便产生两个载流子，即形成空 穴－电子对，这是与金属导电的最大区别。
表面电阻：Ｒs＝ ＳＬ／b Ｌ：电极间的距离 b：电极的长度 表面电阻率 S , 单位为Ω ➢ S不反映材料的性质，它决定于样品表面状态
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2、 电导率(electrical conductivity)
(1)电导是指真实电荷在电场作用下在介质中的迁移， 它是衡量材料电导能力的表观物理量。
单位：S. m-1, 即：（Ω.m）-1
石墨
SiC 锗，纯 硅，纯 苯酚甲醛（电木） 窗玻璃 氧化铝（Al2O3） 云母 甲基丙烯酸甲酯 氧化铍（BeO） 聚乙烯 聚苯乙烯 金刚石 石英玻璃 聚四氟乙烯
σ(Ω-1.m-1)
105 (平均) 10 2.2 4.3*10-4 10-7-10-11 <10-10 10-10-10-12 10-11-10-15 〈10-12 10-12-10-15 〈10-14 〈10-14 〈10-14 〈10-16 〈10-164
σ(Ω-1.m-1)
非金属
银 铜，工业纯 金 铝,工业纯 Al-1.2%,Mn 合金 钠 钨， 工业纯 黄铜（70%Cu-30%Zn 镍,工业纯 纯铁,工业纯 钛,工业纯
TiC 不锈钢，301型 镍 铬 合 金 (80%Ni20%Cr）
6.3*107 5.85*107 4.25*107 3.45*107 2.96*107 2.1*107 1.77*107 1.66*107 1.46*107 1.03*107 0.24*107 0.17*107 0.14*107 0.093*107
R = L/S = L/σS ⑵根据电导率对材料的分类
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材料
表4-19材料的分类及其电导率
电阻率/Ω.m
电导率/S. m-1
超导体 导体 半导体 绝缘体
0 10-8-10-5 10-5-107 107-1020
∞ 105-108 10-7-105 10-20-10-7
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金属和合金
各种材料在室温的电导率
外层电子能级 N个原子 N个能级
重迭 分离
Structures and Conductivity 能带理论
固体理论指出:
➢（1）在无外场作用时, 无论绝缘体、半导体或导体都无电流；
➢（2）在外场作用下，不满带导电而满带不导电。
由此可得出一个区别导体和绝缘体的原则，即固体中虽然有很多 电子，但是如果一个固体中的电子恰好充填某一能带及其下面的 一系列能带，并且在此之上相隔一个较宽禁带的其他能带都是空 的，那么它就是绝缘体，相反，如果电子未能填满最高的能带， 或者能带之间有重叠，结果就会形成导体。
4-3 材料的电学性能(electrical property)
交变电场——介电性质 弱电场 —— 导电性质 —— 击穿现象 材料表面—— 静电现象
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4-3-1 电导率(electrical conductivity)和电阻率 1 、电阻率：
体积电阻：Ｒv＝ V h／Ｓ h：板状样品厚度，m Ｓ：板状样品的电极面积，m２ 体积电阻率 V , 单位为Ω·m ➢ V是描写材料电阻性能的参数，它只与材料有关
➢ 无机绝缘体对温度的稳定 性较好
➢ 有机绝缘体随温度升高会 发生热解，在多数情况下因游 离出碳而使绝缘体变性。
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（3）半导体 Semiconductors 本征半导体 Intrinsic semiconductors
半导体的禁带宽度较小，约在１.６０２×１０－１９Ｊ附近。 例如室温下硅为１.７９４ ×１０－１９Ｊ，故在室温由晶体中 原子的振动就可使少量电子受到热激发，从满带跃迁到导带， 即在导带底部附近存在少量电子，从而在外电场下显示出一 定导电性。半导体在一般条件下就具有一定的导电能力，这 是与绝缘体的主要区别。