判断绝缘体、导体和半导体之间导电能力的差异，可以通过观察它们的电导率来直观了解。
良导体的电导率大约为10-8Ω·m，绝缘体的电导率大约为1014Ω·m，而半导体的电导率则在10-5 ~ 103Ω·m之间（受温度影响）。
简单的科普无法涵盖全部内容，今天我们将深入探讨：绝缘体、导体和半导体区别的内在逻辑是什么？从微观角度如何解释它们的电导率差异呢？
经典物理学认为金属电子的能量可以是任意值，即能量值的连续变化。量子论提供了对金属电子的另一种描述，指出电子的能量是离散值，这是由于电子的波动性。就像细绳上的驻波只在特定频率下存在，电子的能量也存在于一些特定的离散值。
离散值是指孤立的点集。比如在区间10-20中，突然出现的10和-20都是离散值。在物质结构中，电子的能量级中间可能存在不同程度的间隙。
我们先来了解几个重要的物理量：
能层和能级：原子由原子核和核外电子构成，电子按照不同的能量在不同的轨道上围绕原子核运转，即不同能量的电子处于不同的能级。能层理论是一种解释原子核外电子运动轨道的理论。
晶格结构：晶体结构的基本特征是其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列。任何一个晶体都可以找到一套与三维周期性对应的基向量及晶胞。
能级表可以展示一个电子可能的能量级，但并不是每一能级上都有电子。在没有考虑原子晶格结构影响的固体内部，电子的所有可能能量级是连续的；而在具有规则原子晶格结构的物质中，电子的能量被限制在特定的能带里。这些能带之间的区域被称为能量间隙，间隙里是没有电子的。
想要解释电子的运动方式，我们需要了解泡利排斥原理。在一个原子中，没有两个电子能处在同一量子态。当给导体接入电压源时，只有处在较高能级的电子才能获得能量，然后跃入最近的空能带。这个过程被称为激发。允许电子占据的能带被称为价带，允许电子跃入的空能带被称为传导带。
根据物质的能带间隙及电子的跨越能力，我们可以将物质分为绝缘体、导体和半导体。如果物质的最高能级电子完全填满一个能带，且存在禁止能带，那么这个物质就是绝缘体。如果电子只充满部分能带，那么这种物质就是导体。半导体的能量间隙小于绝缘体，适当的电场或温度可以使电子越过能量间隙而导电。
绝缘体、导体和半导体的划分是基于它们内部能带间隙及电子的跨越能力。形象地说，就像翻越沟壑一样，沟壑的宽度和深度决定了电子（人）是否能跨越。希望这次的科普能给您带来收获！如果您觉得有帮助，请点个关注，您的鼓励是我继续前行的动力！
