硅为什么会导电

硅为什么会导电
硅为什么会导电

硅为什么会导电
一种非金属元素,是一种半导体材料,可用于制作半导体器件和集成电路.硅的部分化合物
二氧化硅、硅胶、硅酸盐、硅酸、原硅酸、硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、 另参考：气相二氧化硅（俗称气相白碳黑）为人工合成物无定形白色流动性粉末,具有各种比表面积和容积严格的粒度分布.本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅,无污染的非金属氧化物.其原生粒径介于7～80nm之间,比表面积一般大于100㎡/g.由于其纳米效应,在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质,因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域.
晶体硅
硅(矽) 晶体硅为灰黑色,无定形硅为黑色,密度2.32-2.34克／立方厘米,熔点1410℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有金属光泽,有半导体性质.硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于制造合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等.硅在自然界分布极广,地壳中约含27.6％,含量仅次于氧,居第二位. 结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体.化学性质非常稳定.在常温下,除氟化氢以外,很难与其他物质发生反应[1]. 化学反应方程式： SiO2 + 2C =高温= Si + 2CO ↑
原子硅
硅原子位于元素周期表第IV主族,它的原子序数为Z=14,核外有14个电子.电子在原子核外,按能级由低硅原子到高,由里到外,层层环绕,这称为电子的壳层结构.硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态.最外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用. 正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质[2].
元素硅
元素描述：
元素性质数据 由无定型和晶体两种同素异形体.具有明显的金属光泽,呈灰色,密度2.32-2.34克/厘米3,熔点1410℃,沸点2355℃,具有金刚石的晶体结构,电离能8.151电子伏特.加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用,也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用.生成硅化物.不溶于一般无机酸中,可溶于碱溶液中,并有氢气放出,形成相应的碱金属硅酸盐溶液,于赤热温度下,与水蒸气能发生作用.硅在自然界分布很广,在地壳中的原子百分含量为16.7%.是组成岩石矿物的一个基本元素,以石英砂和硅酸盐出现.
元素来源：
用镁还原二氧化硅可得无定形硅.用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅.电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得.
元素用途：
用于制造高硅铸铁、硅钢等合金,有机硅化合物和四氯化硅等,是一种重要的半导体材料,掺有微量杂质得硅单晶可用来制造大功率的晶体管,整流器和太阳能电池等.
元素辅助资料：
硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素.如果说碳是组成一切有机生命的基础,那么硅对于地壳来说,占有同样的位置,因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的.这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成. 长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石.但是,硅与氧、碳不同,在自然界中没有单质状态存在.这就注定它的发现比碳和氧晚. 拉瓦锡曾把硅土当成不可分割的物质——元素. 1823年,贝齐里乌斯将氟硅酸钾（K2SiF6）与过量金属钾共热制得无定形硅.尽管之前也有不少科学家也制得过无定形硅,但直到贝齐里乌斯将制得的硅在氧气中燃烧,生成二氧化硅——硅土,硅才被确定为一种元素.硅被命名为silicium,元素符号是Si.
常用方程式
Si + 2OH- + H2O == SiO32- + 2H2↑ SiO2 + 2OH- == SiO32- + H2O SiO32- + 2NH4+ + H2O == H4SiO4↓ + 2NH3↑ SiO32- + CO2 + 2H2O == H4SiO4↓+ CO32- SiO32- + 2H+ == H2SiO3↓ SiO32- + 2H+ + H2O == H4SiO4↓ H4SiO4 == H2SiO3 + H2O 3SiO32- + 2Fe3+ == Fe2(SiO3)3↓ 3SiO32- + 2Al3+ == Al2(SiO3)3↓ Na2CO3 + SiO2 == Na2SiO3 + CO2 （条件：高温）
总体特性
元素属性
名称：硅 符号：Si 序号：14 系列：类金属 族：14族 周期： 3 元素分区： p区 密度：2330 kg/m3 硬度：36.5 颜色和外表： 深灰色、带蓝色调 地壳含量： 25.7% [1] 弹性模量：19GPa（有些文献中为这个值） 采用纳米压入法测得单晶硅（100）的E为140~150GPa 来源文献：Nanoscale mechanical property measurements using modified atomic force microscopy
原子属性
原子量：28.0855u 原子半径：（计算值）110（111）pm 共价半径：111 pm 范德华半径：210 pm 价电子排布：[氖]3s2 3p2 电子在每个能级的排布：2,8,4 氧化性（氧化物）：4（两性的） 晶体结构：面心立方[1]
物理属性
物质状态：固态 熔点：1687K（1414℃） 沸点：3173K（2900℃） 摩尔体积：12.06×10-6m3/mol 汽化热：384.22kJ/mol 熔化热：50.55kJ/mol 蒸气压：4.77Pa（1683K） [1]
化学性质
分类：纯净物—单质—非金属单质 （1）与单质反应： Si + O2 == SiO2,条件：加热 Si + 2F2 == SiF4 Si + 2Cl2 == SiCl4,条件：高温 （2）不与其它氧化物反应； （3）与氧化性酸反应： 只与氢氟酸反应 Si + 4HF == SiF4↑ + 2H2↑ （4）与碱反应：Si + 2OH- + H2O == SiO32- + 2H2↑（如NaOH）
其他性质
电负性：1.90（鲍林标度） 比热：700 J/(kg·K) 电导率：2.52×10 -4 /(m·Ω) 热导率：148 W/(m·K) 第一电离能 786.5 kJ/mol 第二电离能 1577.1 kJ/mol 第三电离能 3231.6 kJ/mol 第四电离能 4355.5 kJ/mol 第五电离能 16091 kJ/mol 第六电离能 19805 kJ/mol 第七电离能 23780 kJ/mol 第八电离能 29287 kJ/mol 第九电离能 33878 kJ/mol 第十电离能 38726 kJ/mol [1]
硅的用途
①高纯的单晶硅是重要的半导体材料.在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素,形成n型和p型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能.在开发能源方面是一种很有前途的材料.另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括我们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料.[1] ②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料.将陶瓷和金属混合烧结,制成金属陶瓷复合材料,它耐高温,富韧性,可以切割,既继承了金属和陶瓷的各自的优点,又弥补了两者的先天缺陷. 可应用于军事武器的制造.第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温,全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳.[1] ③光导纤维通信,最新的现代通信手段.用纯二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纤维.激光可在玻璃纤维的通路里,发生无数次全反射而向前传输,代替了笨重的电缆.光纤通信容量高,一根头发丝那么细的玻璃纤维,可以同时传输256路电话；而且它还不受电、磁的干扰,不怕窃听,具有高度的保密性.光纤通信将会使21世纪人类的生活发生革命性巨变.[1] ④性能优异的硅有机化合物.例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料.在地下铁道四壁喷涂有机硅,可以一劳永逸地解决渗水问题.在古文物、雕塑的外表,涂一层薄薄的有机硅塑料,可以防止青苔滋生,抵挡风吹雨淋和风化.天安门广场上的人民英雄纪念碑,便是经过有机硅塑料处理表面的,因此永远洁白、清新. 有机硅化合物,是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物,习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物.其中,以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷,是有机硅化合物中为数最多,研究最深、应用最广的一类,约占总用量的90%以上.[1] ⑤有机硅材料具有独特的结构： （1） Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来； （2） C-H无极性,使分子间相互作用力十分微弱；用途 （3） Si-O键长较长,Si-O-Si键键角大. （4） Si-O键是具有50％离子键特征的共价键（共价键具有方向性,离子键无方向性）. 由于有机硅独特的结构,兼备了无机材料与有机材料的性能,具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质,并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性,广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业,其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等.随着有机硅数量和品种的持续增长,应用领域不断拓宽,形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系,许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的. 有机硅材料按其形态的不同,可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等. [1]

建议楼主百度一下半导体的导电，硅是半导体

硅晶体存在自由移动的自由电子把，可是自由度不高，所以是半导体

在外电压加压的情况下，导体中的自由电子有规则地朝一个方向运动就形成了电流，有了电流自然也就成了导体。
而硅最外层电子数位四，电子的自由度不大，所以导电能力不强。

跟它的电子有关

名称：硅;Silicon
分子式：SI
分子量：28.0855
密度：2.33
熔点：1410℃
沸点：2355℃
性状：有无定形和晶体两种同素异形体，灰色或黑色。
溶解情况：不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。
用途：用于制合金、有机硅化合物和四氯化硅等，是一种极重要的半导体材料。...

全部展开

名称：硅;Silicon
分子式：SI
分子量：28.0855
密度：2.33
熔点：1410℃
沸点：2355℃
性状：有无定形和晶体两种同素异形体，灰色或黑色。
溶解情况：不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。
用途：用于制合金、有机硅化合物和四氯化硅等，是一种极重要的半导体材料。

收起

硅在常温下，少数的价电子由于热运动能够获得足够能量，挣脱共价键的束缚变为自由电子。所以会导电。

1、硅在常温下，少数的价电子由于热运动能够获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。
2、硅是半导体,不能算导电;
3、单质导电性与其金属性及晶体类形有关.
4、晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间

电子效应

碳硅均属IVA族元素，硅的导电从较浅的层面上说可以类比石墨（碳）的导电。它的晶胞和石墨相似，属于六方晶系，在垂直于c轴方向有p-p离域键使电子自由流动。
但是，硅是半导体，不同于石墨，它的导电的问题从本质上来解释要借助能带理论。
能带理论的关键是空带、满带和导带的概念，以及电子跃迁的能量变化。简单地说就是硅元素空带和满带之间的能级差并不大，可以使处在较低能级满带上的电子受激跃迁到高...

全部展开

碳硅均属IVA族元素，硅的导电从较浅的层面上说可以类比石墨（碳）的导电。它的晶胞和石墨相似，属于六方晶系，在垂直于c轴方向有p-p离域键使电子自由流动。
但是，硅是半导体，不同于石墨，它的导电的问题从本质上来解释要借助能带理论。
能带理论的关键是空带、满带和导带的概念，以及电子跃迁的能量变化。简单地说就是硅元素空带和满带之间的能级差并不大，可以使处在较低能级满带上的电子受激跃迁到高能级的空带，使满带不满，空带不空，就可以导电。
金属能带理论和分子轨道理论是一脉相承的，而和离域键的价键理论属于两个不同的理论体系。楼主若有兴趣不妨参看段连运教授的《结构化学基础》。

收起

硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。电子在原子核外，按能级由低硅原子到高，由里到外，层层环绕，这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。 正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相...

全部展开

硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。电子在原子核外，按能级由低硅原子到高，由里到外，层层环绕，这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。 正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质[2]。
元素硅
元素描述：
元素性质数据 由无定型和晶体两种同素异形体。具有明显的金属光泽，呈灰色，密度2.32-2.34克/厘米3，熔点1410℃，沸点2355℃，具有金刚石的晶体结构，电离能8.151电子伏特。加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。硅在自然界分布很广，在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素，以石英砂和硅酸盐出现。
元素来源：
用镁还原二氧化硅可得无定形硅。用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅。电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得。
元素用途：
用于制造高硅铸铁、硅钢等合金，有机硅化合物和四氯化硅等，是一种重要的半导体材料，掺有微量杂质得硅单晶可用来制造大功率的晶体管，整流器和太阳能电池等。

收起