Co to są przewodniki, półprzewodniki i dielektryki
Co to jest dyrygent?
Substancja, w której obecne są bezpłatne ładunki, nazywa się przewodnikiem. Ruch wolnych przewoźników nazywa się termicznym. Główną cechą przewodnika jest jego rezystancja (R) lub przewodność (G) - odwrotność rezystancji.
G = 1 / R
Krótko mówiąc, przewodnik przewodzi prąd.
Metale można przypisać takim substancjom, ale jeśli mówimy o niemetalach, to na przykład węgiel jest doskonałym przewodnikiem, znajdującym zastosowanie w stykach ślizgowych, na przykład szczotkach silników elektrycznych. Wilgotna gleba, roztwory soli i kwasów w wodzie, ciało ludzkie również przewodzi prąd, ale ich przewodność elektryczna jest często mniejsza niż na przykład miedzi lub aluminium.
Metale są doskonałymi przewodnikami, właśnie ze względu na dużą liczbę darmowych nośników w swojej strukturze. Pod wpływem pola elektrycznego ładunki zaczynają się przemieszczać, a także redystrybuować, obserwuje się zjawisko indukcji elektrostatycznej.
Co to jest dielektryk?
Dielektryki to substancje, które nie przewodzą prądu ani nie przewodzą, ale bardzo słabo. Nie mają nośników ładunku swobodnego, ponieważ wiązanie cząstek atomowych jest wystarczająco silne, aby utworzyć wolne nośniki, dlatego pod wpływem pola elektrycznego w dielektryku nie powstaje prąd.
Gaz, szkło, ceramika, porcelana, niektóre żywice, tekstolit, karbolit, woda destylowana, suche drewno, guma - są dielektrykami i nie przewodzą prądu elektrycznego. W życiu codziennym dielektryki można znaleźć wszędzie, na przykład wykonane są z nich obudowy urządzeń elektrycznych, przełączniki elektryczne, wtyczki, gniazdka itp. W liniach energetycznych izolatory są wykonane z dielektryków.
Jednak w obecności pewnych czynników, na przykład podwyższonego poziomu wilgotności, siły pola elektrycznego powyżej wartości dopuszczalnej itp., Prowadzi to do tego, że materiał zaczyna tracić swoje funkcje dielektryczne i staje się przewodnikiem. Czasami można usłyszeć frazy takie jak „awaria izolatora” - to zjawisko opisane powyżej.
Krótko mówiąc, głównymi właściwościami dielektryka w dziedzinie elektryczności są izolacja elektryczna. Jest to zdolność do hamowania przepływu prądu, która chroni osobę przed obrażeniami elektrycznymi i innymi problemami. Główną cechą dielektryka jest wytrzymałość elektryczna - wartość równa jego napięciu przebicia.
Co to jest półprzewodnik?
Półprzewodnik przewodzi prąd elektryczny, ale nie podobny do metali, ale pod pewnymi warunkami - dostarczając substancji energię we właściwych ilościach.Wynika to z faktu, że jest za mało wolnych nośników (dziur i elektronów) lub wcale ich nie ma, ale jeśli zastosujesz pewną ilość energii, pojawią się. Energia może przybierać różne formy - elektryczna, termiczna. Również wolne dziury i elektrony w półprzewodniku mogą powstawać pod wpływem promieniowania, na przykład w widmie UV.
Gdzie stosuje się półprzewodniki? Wykonują tranzystory, tyrystory, diody, mikroukłady, diody LED i inne. Materiały te obejmują krzem, german, mieszaniny różnych materiałów, na przykład arsenek galium, selen, arsen.
Aby zrozumieć, dlaczego półprzewodnik przewodzi prąd elektryczny, a nie jak metale, konieczne jest rozważenie tych materiałów z punktu widzenia teorii pasm.
Teoria stref
Teoria stref opisuje obecność lub brak nośników ładunku swobodnego w odniesieniu do niektórych warstw energii. Poziom energii lub warstwa odnosi się do ilości energii elektronów (jądra atomów, cząsteczki - proste cząstki), są mierzone wartością elektronowoltów (EV).
Poniższy obraz pokazuje trzy rodzaje materiałów z ich poziomami energii:
Należy pamiętać, że poziomy energii przewodnika od pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa są połączone na nierozerwalnym schemacie. Pasma przewodzenia i wartościowości zachodzą na siebie, nazywa się to strefą nakładania się. W zależności od obecności pola elektrycznego (napięcia), temperatury i innych czynników liczba elektronów może się różnić. Dzięki temu elektrony mogą poruszać się w przewodnikach, nawet jeśli podasz im minimalną ilość energii.
Półprzewodnik ma pewien zakaz między pasmem walencyjnym a pasmem przewodzącym. Odstęp pasma opisuje, ile energii należy zgłosić do półprzewodnika, aby prąd mógł przepłynąć.
W dielektryku schemat jest podobny do tego, który opisuje półprzewodniki, ale różnica występuje tylko w paśmie pasmowym - tutaj jest wiele razy duża. Różnice wynikają z wewnętrznej struktury i substancji.
Przeanalizowaliśmy trzy główne rodzaje materiałów i podaliśmy przykłady i cechy. Ich główną różnicą jest zdolność przewodzenia prądu. Dlatego każdy z nich znalazł swoją własną dziedzinę zastosowania: przewodniki służą do przesyłania energii elektrycznej, dielektryki - do izolacji części pod napięciem, półprzewodników - do elektroniki. Mamy nadzieję, że dostarczone informacje pomogły ci zrozumieć, czym są przewodniki, półprzewodniki i dielektryki w polu elektrycznym, a także jaka jest między nimi różnica.
Na koniec zalecamy obejrzenie przydatnego filmu na ten temat:
Na pewno nie wiesz:
Ładowanie...
