В зависимости от величины электрического сопротивления все твердые вещества обычно разделяют на три группы: проводники (металлы), полупроводники и изоляторы (диэлектрики).

Проводники имеют удельное сопротивление $10^{-6} \div 10^{-3}$ Ом$\cdot$см, удельное сопротивление полупроводников гораздо больше и меняется в больших пределах $10^{-2}\div 10^8$ Ом$\cdot$см, ещё большее сопротивление имеют изоляторы $10^9\div 10^{20}$ Ом$\cdot$см. Между металлами, с одной стороны, и полупроводниками и изоляторами, с другой, существуют и принципиальные различия с точки зрения механизма электропроводности. Эти различия состоят в следующем.

1. Разный характер температурной зависимости электропроводности: у металлов она слабо уменьшается $\sigma \sim \frac 1{\alpha T}$, а у полупроводников сильно увеличивается при нагревании кристалла $\sigma \sim e^{-\frac{\beta }{T}}$. На рисунке приведена температурная зависимость электропроводности металлов и полупроводников.
2. Разный характер зависимости сопротивления от примесей: в металлах увеличение количества примесей приводит к возрастанию сопротивления, в полупроводниках и изоляторах — к уменьшению сопротивления.
3. Зависимость сопротивления полупроводников и изоляторов от различного рода облучений (световых и корпускулярных) и независимость у металлов.

Причина высокой электропроводности металлов кроется в специфических условиях связи валентных электронов атомов в металле с его атомным остовом. В металлических кристаллах эта связь настолько слаба, что валентные электроны при сколь угодно низких температурах отрываются от своих атомов и начинают свободно перемещаться по всему объёму металла. Эти хаотически блуждающие электроны уже не принадлежат отдельному атому и становятся, следовательно, коллективизированными.

Назад к описанию лабораторных работ «Электрические и магнитные свойства твердых тел» или далее Элементы зонной теории твердого тела