Проводники, полупроводники, изоляторы

Зонная теория дает очень четкий и понятный ответ на вопрос о том, чем отличаются друг от друга проводники электричества и изоляторы (диэлектрики), а также о том, что такое полупроводники. Все дело в ширине запрещенной зоны, то есть энергетического промежутка между валентной зоной и зоной проводимости. Если вещество устроено таким образом, что в нем запрещенная зона не существует или настолько мала, что даже обычной тепловой энергии при обычной температуре оказывается достаточно, чтобы любой электрон смог с легкостью подняться из валентной зоны в зону проводимости, то это вещество - проводник.

Если ширина запрещенной зоны превышает 3.5 эВ, то обычными способами (неразрушающими нагревом, освещением, трением, механическим давлением) невозможно передать электронам достаточно энергии для преодоления запрещенной зоны и перехода в зону проводимости. Поэтому такие вещества - диэлектрики.

Если ширина запрещенной зоны лежит в интервале 0.05 - 3.5 эВ, то вещество оказывается полупроводником. Смысл "полу-" состоит в том, что многие обычные виды воздействия на вещество могут дать достаточно большому количеству его электронов достаточное количество энергии для перехода в зону проводимости. Такие воздействия используются практически для создания самых разных полупроводниковых устройств, например:

Через транзистор не проходит ток до тех пор, пока в определенную точку транзистора не будет подан некоторый минимальный электрический потенциал. Поэтому транзистор работает как некоторый "замок" в электрической цепи, ключом к которому является определенное напряжение на определенном участке.

Фотодиод начнет проводить ток, только если его осветить. На этом эффекте основаны все фотоэлементы.

Термистор сильно уменьшает сопротивление при повышении температуры. Поэтому термистор является основой полупроводниковых термометров.

Датчик Холла изменяет свое сопротивление в зависимости от внешнего магнитного поля и поэтому применяется в приборах для измерения магнитных сил.