Ce sunt conductoarele, semiconductoarele și dielectricele
Ce este un dirijor?
O substanță în care sunt prezenți transportori cu încărcare gratuită este numită conductor. Mișcarea transportatorilor liberi se numește termică. Principala caracteristică a unui conductor este rezistența sa (R) sau conductivitatea (G) - reciproca rezistenței.
G = 1 / R
În cuvinte simple, un conductor conduce curent.
Metalele pot fi atribuite unor astfel de substanțe, dar dacă vorbim despre non-metale, atunci, de exemplu, carbonul este un conductor excelent, aplicându-se în contactele glisante, de exemplu, perii cu motor electric. Solul umed, soluții de săruri și acizi din apă, corpul uman conduce, de asemenea, curent, dar conductivitatea lor electrică este adesea mai mică decât cea a cuprului sau aluminiului, de exemplu.
Metalele sunt conductoare excelente, tocmai datorită numărului mare de transportatori cu încărcare gratuită din structura lor. Sub influența unui câmp electric, încărcările încep să se miște, precum și redistribuirea fenomenului de inducție electrostatică este observat.
Ce este un dielectric?
Dielectricele sunt substanțe care nu conduc curent sau nu conduc, dar foarte slab. Nu au purtători de sarcină gratuită, deoarece legarea particulelor atomice este suficient de puternică pentru a forma purtători liberi, prin urmare, sub influența unui câmp electric, nu apare curent în dielectric.
Gazul, sticla, ceramica, porțelanul, unele rășini, textolitul, carbolitul, apa distilată, lemnul uscat, cauciucul - sunt dielectrice și nu conduc curent electric. În viața de zi cu zi, dielectricele se găsesc peste tot, de exemplu, din ele se fabrică carcase de aparat electric, întrerupătoare electrice, mufe, prize. În liniile electrice, izolatoarele sunt realizate din dielectrice.
Cu toate acestea, în prezența anumitor factori, de exemplu, un nivel crescut de umiditate, o rezistență a câmpului electric peste valoarea admisibilă etc., duc la faptul că materialul începe să-și piardă funcțiile dielectrice și devine conductor. Uneori puteți auzi expresii precum „defalcarea izolatorului” - acesta este fenomenul descris mai sus.
Pe scurt, principalele proprietăți ale unui dielectric în domeniul energiei electrice sunt izolatoare electrice. Este capacitatea de a împiedica curgerea curentului care protejează o persoană de răni electrice și alte probleme. Principala caracteristică a unui dielectric este rezistența electrică - o valoare egală cu tensiunea de descompunere a acestuia.
Ce este un semiconductor?
Semiconductorul conduce un curent electric, dar nu ca metalele, dar supus anumitor condiții - oferind substanței energie în cantități corecte.Acest lucru se datorează faptului că există prea puțini purtători liberi (găuri și electroni) sau nu există deloc, dar dacă aplicați o anumită cantitate de energie, vor apărea. Energia poate fi de diferite forme - electrică, termică. De asemenea, găurile libere și electronii dintr-un semiconductor pot apărea sub influența radiațiilor, de exemplu, în spectrul UV.
Unde se folosesc semiconductorii? Fac tranzistoare, tiristoare, diode, microcircuite, LED-uri și multe altele. Astfel de materiale includ siliciu, germaniu, amestecuri de materiale diferite, de exemplu, arsenidă-galium, seleniu, arsenic.
Pentru a înțelege de ce un semiconductor conduce curent electric, dar nu ca și metalele, este necesar să luăm în considerare aceste materiale din punctul de vedere al teoriei benzilor.
Teoria zonelor
Teoria zonelor descrie prezența sau absența transportatorilor cu taxă gratuită în raport cu anumite straturi de energie. Nivelul sau stratul de energie se referă la cantitatea de energie a electronilor (nuclee de atomi, molecule - particule simple), acestea sunt măsurate în valoarea de volți de electroni (EV).
Imaginea de mai jos prezintă trei tipuri de materiale cu nivelul lor de energie:
Vă rugăm să rețineți că nivelurile de energie ale conductorului de la banda de valență la banda de conducere sunt combinate într-o diagramă inextricabilă. Benzile de conducere și valență se suprapun între ele, aceasta se numește zona de suprapunere. În funcție de prezența unui câmp electric (tensiune), temperatură și alți factori, numărul de electroni poate varia. Datorită celor de mai sus, electronii se pot deplasa în conductoare, chiar dacă le spuneți o cantitate minimă de energie.
Un semiconductor are un anumit interzis între banda de valență și banda de conducere. Golul de bandă descrie câtă energie trebuie semnalată semiconductorului pentru ca curentul să curgă.
Într-un dielectric, diagrama este similară cu cea care descrie semiconductorii, dar diferența este doar în intervalul de bandă - este de multe ori mare aici. Diferențele se datorează structurii interne și substanței.
Am examinat principalele trei tipuri de materiale și am dat exemple și caracteristici. Diferența lor principală este capacitatea de a conduce curent. Prin urmare, fiecare dintre ei și-a găsit propria sa sferă de aplicare: conductoarele sunt utilizate pentru a transfera electricitate, dielectrice - pentru izolarea pieselor sub tensiune, semiconductoare - pentru electronice. Sperăm că informațiile furnizate v-au ajutat să înțelegeți care sunt conductorii, semiconductorii și dielectricii într-un câmp electric, precum și care este diferența dintre ei.
În sfârșit, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe această temă:
Cu siguranță nu știți:
Se încarcă...
