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絶縁体、半導体、良導体のエネルギーバンド
無機固体化学
の単元です。
小単元
概要
・絶縁体：ダイヤモンド(C)、ポリマー(Cを主成分とした有機物)、ガラス(SiO2が主成分)…
→ 比較的軽い元素同士の結合。結合が強い→結合性軌道と反結合性軌道との差が大きい。
・半導体：ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)など中程度の重さの元素
→ 絶縁体よりも化学結合力が弱い→結合性軌道と反結合性軌道との差が比較的小さい。
・良導体：主として金属。金属結合は、「価電子の数よりも結合相手の数が多い」。
→ 金属結合は化学結合力が小さい。また、結合の相手の数が多いと、バンド幅が広がる。
絶縁体 半導体 良導体（伝導体と価電子帯が一部重なる）
エネルギーバンドに基づく、電気伝導のイメージ
＊良導体は「水（電子）が半分満ちた容器」のようなエネルギーバンドを持っている。
少し傾ける（電圧をかける）と、水（電子）は低い方にどんどん移動する。→電気が流れる。
＊絶縁体と半導体は、水（電子）が満杯の容器と空っぽの容器がふたつあるようなもの。
いくら傾けても、中の水（電子）は移動しない。→電気は流れない。（半導体は、温度が低いときはほとんど電気を通さず、絶縁体と同じである）。