Какво представляват проводниците, полупроводниците и диелектриците

В електричеството има три основни групи материали - това са проводници, полупроводници и диелектрици. Основната им разлика е способността за провеждане на ток. В тази статия ще разгледаме как се различават тези видове материали и как се държат в електрическо поле.

Какво е проводник?

Вещество, в което присъстват носители на безплатни зареждания, се нарича проводник. Движението на свободни носители се нарича термично. Основната характеристика на проводник е неговото съпротивление (R) или проводимост (G) - реципрочност на съпротивлението.

G = 1 / R

С прости думи, проводник провежда ток.

проводник

Метали могат да бъдат причислени към такива вещества, но ако говорим за неметали, тогава, например, въглеродът е отличен проводник, намери приложение в плъзгащи се контакти, например, четки с електродвигатели. Влажната почва, разтворите на соли и киселини във вода, човешкото тяло също провежда ток, но електрическата им проводимост често е по-малка от тази на мед или алуминий, например.

Металите са отлични проводници, именно поради големия брой носители на безплатни зареждания в тяхната структура. Под въздействието на електрическо поле зарядите започват да се движат, както и да се преразпределят, се наблюдава явлението електростатична индукция.

Какво е диелектрик?

Диелектриците са вещества, които не водят ток или поведение, но много лошо. Те нямат свободни носители на заряд, тъй като свързването на атомните частици е достатъчно силно, за да образува свободни носители, следователно, под въздействието на електрическо поле, в диелектрика не възниква ток.

Газ, стъкло, керамика, порцелан, някои смоли, текстолит, карболит, дестилирана вода, сухо дърво, каучук - са диелектрици и не провеждат електрически ток. В ежедневието диелектрици се срещат навсякъде, например от тях се правят кутии за електрически уреди, електрически превключватели, щепсели, контакти и др. В електропроводи изолаторите са изработени от диелектрици.

диелектрици

Въпреки това, при наличието на определени фактори, например, повишено ниво на влажност, сила на електрическото поле над допустимата стойност и т.н., водят до факта, че материалът започва да губи своите диелектрични функции и се превръща в проводник. Понякога можете да чуете фрази като „срив на изолатора“ - това е описаното по-горе явление.

Накратко, основните свойства на диелектрика в областта на електричеството са електрически изолационни. Това е способността да се възпрепятства потока на ток, който предпазва човек от електрически наранявания и други неприятности. Основната характеристика на диелектрика е електрическата якост - стойност, равна на неговото напрежение на пробив.

Какво е полупроводник?

Полупроводникът провежда електрически ток, но не като металите, но при определени условия - дава енергията на веществото в правилните количества.Това се дължи на факта, че има твърде малко свободни носители (дупки и електрони) или изобщо няма такива, но ако приложите определено количество енергия, те ще се появят. Енергията може да бъде от различни форми - електрическа, топлинна. Също така, свободни дупки и електрони в полупроводник могат да възникнат под въздействието на радиация, например, в UV спектъра.

полупроводници

Къде се използват полупроводници? Правят транзистори, тиристори, диоди, микросхеми, светодиоди и др. Такива материали включват силиций, германий, смеси от различни материали, например арсенид-галий, селен, арсен.

За да се разбере защо един полупроводник провежда електрически ток, но не като металите, е необходимо тези материали да се разгледат от гледна точка на теорията на лентите.

Теория на зоните

Теорията на зоните описва наличието или отсъствието на свободни носители на заряд спрямо определени енергийни слоеве. Енергийното ниво или слой е количеството енергия на електрони (ядра на атоми, молекули - прости частици), те се измерват в стойността на Електрон волта (EV).

Енергийни нива

Изображението по-долу показва три вида материали с техните енергийни нива:

Елементи на теорията на зоните

Моля, обърнете внимание, че енергийните нива на проводника от валентната лента до лентата на проводимост са комбинирани в неразривна диаграма. Лентите на проводимост и валентност се припокриват, това се нарича зона на припокриване. В зависимост от наличието на електрическо поле (напрежение), температура и други фактори, броят на електроните може да варира. Благодарение на горното, електроните могат да се движат в проводници, дори ако им кажете някакво минимално количество енергия.

Един полупроводник има известно забранено между валентната лента и лентата на проводимост. Пропастта в лентата описва колко енергия трябва да се докладва на полупроводника, за да може да тече токът.

В диелектрик диаграмата е подобна на тази, която описва полупроводници, но разликата е само в лентата на лентата - тук тя е многократно голяма. Разликите се дължат на вътрешната структура и веществото.

Разгледахме основните три вида материали и дадохме примери и характеристики. Основната им разлика е способността за провеждане на ток. Следователно всеки от тях е намерил своя сфера на приложение: проводниците се използват за пренос на електричество, диелектриците - за изолация на части от напрежение, полупроводници - за електроника. Надяваме се, че предоставената информация ви е помогнала да разберете какви са проводниците, полупроводниците и диелектриците в електрическо поле, както и каква е разликата между тях.

Накрая препоръчваме да гледате полезно видео по темата:

Със сигурност не знаете:

(3 гласа)
Зареждането ...

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *