絕緣體和载流子

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絕緣體和载流子之间的区别

絕緣體 vs. 载流子

绝缘体（Insulator），又称电介质或绝缘子，是一种阻碍电荷流动的材料。在绝缘体中，价带电子被紧密的束缚在其原子周围。这种材料在电气设备中用作绝缘体，或称起绝缘作用。其作用是支撑或分离各个电导体，不让电流流过。 玻璃、纸或聚四氟乙烯等材料都是非常好的电绝缘体。更多的一些材料可能具有很小的电导，但仍然足以作为电缆的绝缘，例如橡胶类高分子和绝大多数塑料。这些材料可以在低压下（几百甚至上千伏特）用作安全的绝缘体。. 在物理学中，载流子（charge carrier），或簡稱載子（carrier），指可以自由移动的带有电荷的物质微粒，如电子和离子。在半导体物理学中，电子流失导致共价键上留下的空位（空穴）被视为载流子。 在电解质溶液中，载流子是已溶解的阳离子和阴离子。类似地，游离液体中的阳离子和阴离子在液体和熔融态固体电解质中也是载流子。霍尔－埃鲁法就是一个熔融电解的例子。 在等离子体，如电弧中，电离气体和汽化的电极材料中的电子和阳离子是载流子。电极汽化在真空中也可以发生，但技术上电弧在真空中不能发生，而是发生在低压电气中；在真空中，如真空电弧或真空管中，自由电子是载流子；在金属中，金属晶格中形成费米气体的电子是载流子。.

半导体

半导体（Semiconductor）是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。 材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导电带时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般常见的金属材料其导电带与价电带之间的能隙非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。 一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。 半导体通过电子传导或電洞傳导的方式传输电流。电子传导的方式与铜线中电流的流动类似，即在电场作用下高度电离的原子将多余的电子向着负离子化程度比较低的方向传递。電洞导电则是指在正离子化的材料中，原子核外由于电子缺失形成的“空穴”，在电场作用下，空穴被少数的电子补入而造成空穴移动所形成的电流（一般称为正电流）。 材料中载流子（carrier）的数量对半导体的导电特性极为重要。这可以通过在半导体中有选择的加入其他“杂质”（IIIA、VA族元素）来控制。如果我們在純矽中摻雜（doping）少許的砷或磷（最外層有5個電子），就會多出1個自由電子，這樣就形成N型半導體；如果我們在純矽中摻入少許的硼（最外層有3個電子），就反而少了1個電子，而形成一個電洞（hole），這樣就形成P型半導體（少了1個帶負電荷的原子，可視為多了1個正電荷）。.

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离子

離子是指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成的带电荷的粒子。得失电子的过程称为电离，电离过程的能量变化可以用电离能来衡量。 在化学反应中，通常是金属元素原子失去最外层电子，非金属原子得到电子，从而使参加反应的原子或原子团带上电荷。带正电荷的原子叫做阳离子，带负电荷的原子叫做阴离子。通过阴、阳离子由于静电作用结合而形成不带电性的化合物，叫做离子化合物。 与分子、原子一样，离子也是构成物质的基本粒子。如氯化钠就是由氯离子和钠离子构成的。.

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空穴

空穴又称--（Electron hole），在固体物理学中指共價鍵上流失一个电子，最後在共價鍵上留下空位的現象。 一個呈電中性的原子，其正電的質子和負電的電子的數量是相等的。現在由於少了一個負電的電子，所以那裡就會呈現出一個正電性的空位——電洞。當有外面一個電子進來掉進了電洞，就會發出電磁波——光子。 電洞不是正電子，電子與正電子相遇湮滅時，所發出來的光子是非常高能的。那是兩粒子的質量所完全轉化出來的電磁波（通常會轉出一對光子）。而電子掉入電洞所發出來的光子，其能量通常只有幾個電子伏特。 半导体由于禁带较窄，电子只需不多的能量就能从价带激发到导带，从而在价带中留下空穴。周围电子可以填补这个空穴，同时在原位置产生一个新的空穴，因此实际上的电子运动看起来就如同是空穴在移动。 在半导体的制备中，要在4价的本征半导体（纯硅、锗等的晶体）的基础上掺杂。若掺入3价元素杂质（如硼、镓、铟、铝等），则可产生大量空穴，获得P型半导体，又称空穴型半导体。空穴是P型半导体中的多數载流子。 E E Category:准粒子.

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等离子体

--（又稱--）是在固態、液態和氣態以外的第四大物質狀態，其特性與前三者截然不同。 氣體在高溫或強電磁場下，會變為等離子體。在這種狀態下，氣體中的原子會擁有比正常更多或更少的電子，從而形成陰離子或陽離子，即帶負電荷或正電荷的粒子。氣體中的任何共價鍵也會分離。 由於等離子體含有許多載流子，因此它能夠導電，對電磁場也有很強的反應。和氣體一樣，等離子體的形狀和體積並非固定，而是會根據容器而改變；但和氣體不一樣的是，在磁場的作用下，它會形成各種結構，例如絲狀物、圓柱狀物和雙層等。 等離子體是宇宙重子物質最常見的形態，其中大部分存在於稀薄的星系際空間（特別是星系團內介質）和恆星之中。.

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电弧

電弧（electric arc），又稱弧放電（arc discharge），是由于电场过强，气体发生電擊穿而持续形成等离子体，使得电流通过了通常状态下的绝缘介质（例如空氣）的現象，或者说当通电的高电压电路出现导体与导体的分开时，两段就会出现电弧 。1808年漢弗里·戴維（Humphry Davy）利用此一現象發明第一盞「電燈」—電弧燈（voltaic arc lamp）。.

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金属

金属是一种具有光泽（对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。由於金屬的電子傾向脫離，因此具有良好的導電性，且金属元素在化合物中通常帶正价電，但當溫度越高時，因為受到了原子核的熱震盪阻礙，電阻將會變大。金屬分子之間的連結是金屬鍵，因此隨意更換位置都可再重新建立連結，這也是金屬伸展性良好的原因之一。 在自然界中，絶大多數金屬以化合態存在，少數金屬例如金、銀、鉑、鉍可以游離態存在。金屬礦物多數是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽。 屬於金屬的物質有金、銀、銅、鐵、鋁、錫、錳、鋅等。在一大氣壓及25攝氏度的常温下，只有汞不是固體（液態），其他金属都是固體。大部分的純金屬是銀色，只有少數不是，例如金為黄色，銅為暗紅色。 在一些個別的領域中，金屬的定義會有些不同。例如因為恆星的主要成份是氫和氦，天文學中，就把所有其他密度較高的元素都統稱為「金屬」。因此天文學和物理宇宙學中的金屬量是指其他元素的總含量。此外，有許多一般不會分類為金屬的元素或化合物，在高壓下會有類似金屬的特質，稱為「金屬性的同素異形體」。.

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電荷

在電磁學裡，電荷（electric charge）是物質的一種物理性質。稱帶有電荷的物質為「帶電物質」。兩個帶電物質之間會互相施加作用力於對方，也會感受到對方施加的作用力，所涉及的作用力遵守庫侖定律。电荷分为两种，「正电荷」与「负电荷」。带有正电荷的物质称为「带正电」；带有负电荷的物质称为「带负电」。假若两个物质都带有正电或都带有负电，则称这两个物质「同电性」，否则称这两个物质「异电性」。两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力；两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。 电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。称带有电荷的粒子为「带电粒子」。电荷决定了带电粒子在电磁方面的物理行为。静止的带电粒子会产生电场，移动中的带电粒子会产生电磁场，带电粒子也会被电磁场所影响。一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁交互作用。这是四种基本交互作用中的一种。.

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