当前位置：首页 > news >正文

【MCU控制初级手札】2.1 电学基础知识【电学基础】

news 2025/11/14 5:55:10

作者：电控工程手札

本博文内容著作权归作者所有，转载请务必保留本文链接

1. 导体、半导体、绝缘体

我们根据物质的导电能力将其分为三类：导体、半导体和绝缘体.

（1）导体

导体：电阻率很低，导电性最好，导体中存在大量可自由移动的带电粒子。常见的导体有金属如银、铜、铁、铝等，还有石墨和电解质溶液。

（2）半导体

半导体：常温下导电性能介于导体和绝缘体之间，温度越高，电阻率越低。不含杂质且无晶格缺陷的半导体被称为 本征半导体，常温下导电性很差；为了提高半导体的可控性，需要在本征半导体中参杂特定杂质，提高其导电能力，而获得导电性能较好的 杂质半导体。常见的半导体材料有硅（Si），锗（Ge），砷化镓等（GaAs）。

（3）绝缘体

绝缘体：绝缘体又称为 电介质，电阻率很高，通常情况下几乎没有导电性，某些条件下，绝缘体也可以变成导体。绝缘体内分子中正负电荷束缚得很紧，可以自由移动的带电粒子很少。常见的绝缘体有琥珀、橡胶、玻璃、干木头、天然矿物油、空气等。

2. 载流子

（1）载流子

载流子：指在导体、半导体、电解质等材料中，能够 自由移动 并参与导体过程的带电粒子。

在金属中，载流子主要是自由电子；在半导体中，载流子主要是自由电子和空穴；在电解质溶液中，载流子主要是阴离子和阳离子；在等离子体（如电离气体）中，载流子主要是自由电子和正离子。

载流子的运动是导电现象的本质：在外加电场（或其他驱动力）作用下，载流子会发生定向移动，形成宏观电流。

（2）价电子

价电子：指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键的电子，为原子核外跟元素化合价有关的电子，通常为最外层电子。价电子决定该元素的导电性能。通常情况下，金属原子价电子最少，容易挣脱原子，最不稳定；绝缘体价电子全满，电子很难脱出原子束缚，最稳定；半导体类似与硅、锗，价电子数为4个，相对稳定。

（3）自由电子

自由电子：指不被约束在某一个原子内部的电子，在通常情况下，某些价电子可以脱离原子，而自由在晶体点阵中运动，这种电子就称为自由电子。

（4）电荷

电荷：电荷不是粒子，而是粒子的一种基本属性，可以类比到质量，质量就是物质的一种基本属性。它描述了一个物体参与电磁相互作用的强度，一个粒子要么带电荷（正或负，带正电荷或带负电荷），要么不带电荷（中性）。而要成为载流子就要满足两个条件：