導體和絕緣體

善於傳導電流的物質稱為導體，不善於傳導電流的物質稱為絕緣體。

導體導體中存在大量可以自由移動的帶電物質微粒，稱為載流子。在外電場作用下，載流子作定向運動，形成了明顯的電流。金屬是最常見的一類導體（見電子導電）金屬原子最外層的價電子很容易掙脫原子核的束縛，而成為自由電子，留下的正離子（原子實）形成規則的點陣。金屬中自由電子的濃度很大，約為10每立方厘米，所以金屬導體的電導率通常比其他導體材料的大。金屬導體的電阻率約為1～10Ω·m,且一般隨溫度降低而減小。在極低溫度下，某些金屬與合金的電阻率將消失而轉化為“超導體”。

電解質的水溶液及熔融電解質也是導體（見離子導電、電解液導電），其中的載流子是正負離子。實驗發現，大部分純液體雖然也能離解，但離解程度很小，所以並不是導體。例如純水，其電阻率高達10Ω·m。但是，如果在純水中加入電解質，其離子濃度將大為增加（約可達10τ每立方厘米）,從而使電阻率大為降低（約10Ω·m），便成為導體。電解液的電阻率比金屬大得多，這不僅是因為電解液中離子濃度比金屬中自由電子濃度小，而且因為其離子與周圍媒質的作用力較大，使它在外電場中的遷移率小得多。電解液在通電過程中伴隨著化學變化，因此，它常應用於電化學工業（如電解提純、電鍍等），並把它稱為“第二類導體”，而把導電過程中不引起化學變化，也沒有顯著物質轉移的導體，如金屬，稱為“第一類導體”。

電離的氣體也能導電（氣體導電），其中的載流子是電子和正負離子。在通常情況下，氣體是良好的絕緣體。但是如果藉助於外界原因（如加熱，用X 射線、γ射線或紫外線照射），可使氣體分子離解，因而電離的氣體便成為導體。電離氣體的導電性與外加電壓有很大的關係，且常伴有發聲、發光等物理過程。電離氣體常應用於電光源製造工業。

絕緣體電的絕緣體又稱為電介質。它們的電阻率極高，約為10～10τΩ·m，比金屬的電阻率大10倍以上。絕緣體的種類很多，有固體，如塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、雲母、絕緣漆、絕緣紙等；有液體，如各種天然礦物油、硅油、三氯聯苯等；有氣體，如空氣、氮、二氧化碳、六氟化硫等。固態絕緣體廣泛應用於導線和電工設備的絕緣；作為電容器極板間的填充材料，以增加它的電容值。潮濕氣體會大大減小絕緣體的電阻率，但大部分絕緣體具有防濕能力。液態絕緣體主要應用於大功率斷路器、變壓器及某些電纜等電工設備中，這時不僅利用其電絕緣作用，而且還利用液體對流所起的散熱作用。

絕緣體在某些外界條件（如加熱、加高壓等）影響下，會被“擊穿”，而轉化為導體。在未被擊穿之前，絕緣體也不是絕對不導電的物體。如果在絕緣材料兩端施加電壓，材料中將會出現微弱的電流。絕緣材料中通常只有微量的自由電子，在未被擊穿前參加導電的帶電粒子主要是本徵離子和雜質離子。本徵離子是由於熱運動而離解出來的離子，雜質離子是由於雜質離解產生的。絕緣體或電介質的主要電學性質反映在電導、極化、損耗和擊穿等過程中。

半導體現今通常把例如鍺(Ge)、硅(Si)等一類導體稱為半導體。這類導體的電阻率介乎金屬與絕緣體之間，且隨溫度的升高而迅速減小。這類材料中存在一定量的自由電子和空穴，後者可看作帶有正電荷的載流子。與金屬或電解液的情況不同，半導體中雜質的含量以及外界條件的改變（如光照，或溫度、壓強的改變等）,都會使它的導電性能發生顯著變化。由於這些特點，半導體在實際中有著非常廣泛的應用。固體物質所以能夠區分為導體、半導體或絕緣體，可以從能帶理論得到解釋（見固體的能帶）。