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1、导体电阻随温度改变的原因
我们知道，金属的电阻随温度升高而增大；实验也表明在温度较高时，金属电阻率与温度成正比。要解释这个关系，就要考察电阻的起因。
有一种说法是，自由电子在运动中要跟金属正离子频繁碰撞，这种碰撞阻碍自由电子的定向移动，表示这种阻碍作用的物理量便是电阻。按照这样的电阻的原因，与温度有关的唯一因素是电子的热运动速度。我们由气体分子运动论知道，热运动速度与温度的平方根成正比，从而得到电阻率与温度的平方根成正比的结论，而这与实验事实不相符合。
自由电子跟振动着的正离子的碰撞是电阻的起因。引起电阻的主要因素是晶格振动，电子同振动着的正离子的碰撞，可以看成电子同声子的碰撞，温度越高，晶格振动越厉害，产生的声子数越多，N个原子组成的晶体有3N个振动模式，在高温下每个振动模式相应的平均声子数与温度成正比，而声子数目越多，碰撞也就越厉
害，从而导致电阻率同温度成正比的关系。
从以上讨论看出，两种电阻起因的说法虽然仅有三字之差，但反映的物理本质不同。显然，后一种说法更符合实际，得到了与实验相符合的结果。
2、半导体的杂质导电性
在纯净的半导体中掺入微量杂质，半导体的导电性会大大增强，这是为什么？
能级位于纯净半导体的价带（价电子能级形成的能带）和导带（价电子能级之上的空能级形成的能带）之间；在掺了五价元素的杂质半导体中，杂质导致出现了一些填满电子的中间能级，它靠近导带，这样一来，由于杂质形成的中间能级距导带很近，相比之下价带距导带很远，电子能够比较容易地从这些中间能级跃迁到导带中，而不容易从价带跃迁导带中，因而在掺了五价元素的半导体中，对其导电有重大贡献的是杂质能级上的电子，所以尽管杂质微量，而对导电性的贡献却起决定性影响，这就是N型半导体的情形。在掺了三价元素的杂质半导体中，杂质导致出现了一些未被电子填满的中间能级，它靠近价带顶；这样一来，电子很容易从价带跃迁到这种 “ 空 ” 的能级中，而不容易从价带跃迁到导带中，结果在价带中产生了空位置，引起 “ 空穴” 导电性的出现，这就是P型半导体的情形；这里有同样的情形：微量杂质决定性地影响导电性。
3、空穴运动的本质
什么是空穴运动？有一种说法是，当共价键中出现一个空位，附近共价键中的束缚电子前来填补，使附近共价键中出现空穴，这种束缚电子的填补运动就叫做空穴的运动．对这种解释我们可提出这样的问题：既然是束缚电子，为什么还能进行填补运动？是由于空穴带正电，吸引附近束缚电子不是更容易吗？而且一旦电子填补空穴，就不会形成空穴的运动。
按照能带论的观点，金属、半导体和绝缘体中都有自由电子，半导体共价键中的电子是形成能带的电子，因而也是自由电子，既然是自由电子就能进行填补运动。当共价键中没有空位时，反映在价带中，就是价带全填满了；在外电场作用下，虽然价带中的电子可以运动，但整个价带包含的电子运动状态没有改变，因而没有净电流产生，如同电子被束缚着一样，如果共价键中出现了一个空位，反映在价带中就是某一能级上没有电子占据，在外电场作用下，价带中所有电子定向运动，但这种情况与满带不同，如果原来较高能级上没有电子，由于电场加速，电子获得能量跃迁到较高能级，而在较低能级上留下了空位；整个带的电子运动状态发生了变化，因而产生了电流，它如同一个正电荷的运动。
从上述讨论看出，空穴导电本质上虽然还是电子导电，但反映的运动规律不同。在导带中，一个电子的运动效果就是一个电子的效果，而在价带中，一个空穴的运动效果不是一个电子的效果，而是N－１个电子的运动效果，所以空穴是价带中有一个电子空状态的形象描述，空穴的运动是价带中N－１个电子的运动规律的形象描述。空穴是假想的粒子，但空穴反映的运动规律确实真实的。
4、物质的磁性及其来源
物质的磁性有三类：顺磁性、抗磁性和铁磁性。所谓顺磁性是物质磁化产生的附加磁场和外磁场方向相同；抗磁性是附加磁场和外磁场方向相反；铁磁性是附加磁场不仅和外磁场方向相同而且比外磁场大得多。人们
通常用分子环流解释物质的磁性，这时根据安培最先提出的假说，顺磁性物质的分子中存在着一些圆电流，叫做分子电流。但是现在可以肯定，物质的磁性不仅决定于分子电流，而且也决定于组成原子的那些基本粒子（电子和核内粒子）的磁性，而且仅用分子环流的概念说明不了三种磁性的差别。学习固体物理关于固体磁性的论述，可以使分子电流的概念得到发展。
物质的磁性决定于组成原子的那些基本粒子的磁性。电子绕核旋转形成环流，应有磁矩产生；电子还有自旋运动，也会产生磁矩；原子核也有自旋，也应产生磁矩。但由于原子核的质量比电子的质量大得多，原子核磁矩只是与电子相联系的磁矩的10 －３ ，所以原子的磁性主要有原子内所有电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成
的结果。磁矩按外电场方向排列给出顺磁性贡献。由于原子中各电子的轨道方向不同，在合成时部分磁矩相抵；不同物质的电子轨道情况不同，合成的磁矩不同，导致物质顺磁性的大小不同。对所有电子轨道，当有外磁场存在时，根据楞次定律，应有感生电流产生，感生电流形成的磁场和外磁场方向相反，从而产生了抗磁性。电子轨道普遍存在，使任何物质都有抗磁性。由于抗磁性比顺磁性小，所以一般只显示顺磁性。只有原子的合磁矩为零的情况下才显示抗磁性。铁磁性与电子自旋的相互作用有关，仅用分子电流的概念还不能完全解释清楚。
5、铁磁性的本质和磁化
我们在上面的讨论中说过，仅用分子电流的概念是不能解释磁铁的磁性的，因为磁铁的磁性是铁磁性，不是顺磁性，仅当唯独高于居里温度后，铁磁性消失才变成顺磁性。
在铁磁体内存在着一些自发磁化到饱和状态的小区域，称作磁畴。在没有外电场时，磁畴的排列是不规则的，平均地讲，物体并未磁化；在有外磁场时，不是单个的分子按磁场排列，而是磁畴按磁场排列，这样就使铁磁物质强烈磁化直到饱和，实验已证实了磁畴的存在，引起自发磁化的力不是由原子内电子的运动所引起的磁性相互作用力，而是所谓的交换力引起的，这是量子力学的效应。
如果铁磁体内的磁畴保留一定程度的规则排列，则铁磁体具有剩磁成为永久磁铁。由于磁畴本身的存在，需考虑到电子自旋磁矩在交换作用下平行排列才能得到解释，所以分子电流的描述仅是一种简单的定性描述，不能反映铁磁性的本质。
6、超导电性的本质
一些金属、合金，当温度降低到某一温度时，电阻突然消失，人们把这种现象称作超导电性。
为什么会出现超导性？低温下电阻的消失与金属的电阻随温度下降而减小有无本质的联系？
金属的电阻随温度下降而减小，这是由于随着温度的降低热运动减弱，电子和声子的碰撞作用减弱，但不能由此作出电阻消失是热运动消失的结果的结论。存在这样一个有趣的事实：一种金属在室温下具有的电阻率高，冷却时就有更大可能变成超导体，我们知道，室温电阻率是电子 —— 声子相互作用的量度，因此事实与上述结论相反：没有晶格振动就不会有超导电性的出现。
实验表明超导电性是由于出现超导电子的结果。超导电子不是通常的电子，而是叫做库柏对的电子对。我们知道，电子之间有静电排斥作用，是什么力量将它们束缚在一起，组成电子对呢？这个力量就是电子与晶格的互作用。两个运动的电子，一个电子在晶格中出现，使正离子趋向这个电子，使这个区域有净的正电荷出现，另一个电子受到这个正电荷的吸引作用而趋向这个电子，使两个电子有了微弱的联系，结成了电子对。这里没有晶格振动作媒介不可能结成电子对，一旦结成了电子对，就起了质的变化，与正常的电子不同。例如没有电压，也有超导电流流过（直流约瑟夫逊效应），超导电子不再服从欧姆定律。由于电子对的束缚很弱，温度一高就被拆散，所以只有在极低温下出现超导电性。
7、固态计数器的原理
我们在上面光敏电阻的讨论中谈到，由于光的照射，电子有价带激发到导带；如果高能粒子，象电子、质子、  粒子、 γ 粒子或X射线照射到半导体晶体上，比如照射到锗和硅上，同样会引起大量电子 —— 空穴对的产生，这些电子 —— 空穴对再被光电器件所检测。在确定了入射粒子的能量和产生的电子 —— 空穴的能量之比值后，就可以估计电子——空穴对数目，而电子 —— 空穴对数目正比于打在其上的粒子的能量，从而可用半导体电流确定辐照粒子的能量。 |
