質問: 絶縁体って? 絶縁体って何ですか? その定義を教えて欲しいです。 電流を通さないって事は電子か、空孔が寄与していると言う事だと思うんですけど結合間の電子の移動するエネルギーよりも束縛するエネルギーのほうが強いって事でいいんでしょうか? その時に関与するエネルギーにはどのようなものがあるのか誰か分かる方、なんとなくでもいいんで教えてください。 自信なくても結構です。
回答: 絶縁体/半導体/導体の区分について厳密な定義はありません。便宜的に抵抗率で区分しているだけです。 では電気を通し易い物質と通しにくい物質は何が違うのでしょうか? 物質中の最外殻電子は基本的には原子核に束縛されています(価電子)。ところが価電子は外部からエネルギーをもらうと、束縛を解かれて自由に動けるようになります(自由電子)。エネルギーは何からもらってもよく、例えば光からもらう、(多くのエネルギーを持っている)他の電子からもらう、などの方法があります。 このとき価電子は、必要なエネルギーに達するまでエネルギーを少しずつ貯めて最終的に自由電子になるようなことはできません。原子核の束縛から逃れるだけのエネルギーを一気に得なくてはなりません。中間の状態は許されず、そこにはエネルギーのギャップが存在します。 このギャップの大きさは物質によって異なります。導体ではこれが小さく(全くゼロのこともある)、絶縁体ではこれが大きいのです。半導体ではその中間です。 導体では価電子が簡単に自由電子になることができるので、物質中には多くの自由電子が存在することになります。絶縁体では価電子がなかなか自由電子になれず、自由電子が少ない(同時に正孔も少ない)ために電気を通しにくいわけです。 なおせっかく自由電子になっても、エネルギーを放出して価電子に戻る過程も同時に存在しますから、自由電子は無限に増えていく訳ではありません。熱平衡状態の物質であれば価電子→自由電子の過程と、自由電子→価電子の過程が同じ割合で起こるために自由電子の数(正確に言えば自由電子の密度)は一定に保たれます。 「結合間の電子の移動するエネルギーよりも束縛するエネルギーのほうが強いって事でいいんでしょうか? 」 →言わんとすることは分かるのですが、正確に表現するなら「絶縁体では、電子が束縛状態を離れて、自由に移動できるようになるために必要なエネルギーが大きい」ということになります。 「その時に関与するエネルギーにはどのようなものがあるのか」 →束縛状態の電子の有するエネルギーと、自由に移動できる状態の電子が有するエネルギーとのエネルギー差、というお答えになるでしょう。