Τι είναι ένας αγωγός, ημιαγωγών και μονωτικό υλικό σύμφωνα με τη θεωρία μπάντα

Η ηλεκτρική ισχύς μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις μεγάλες ομάδες υλικών: αγωγών, ημιαγωγών και διηλεκτρικά. Η κύρια διαφορά είναι ότι έχουν διαφορετική αγωγιμότητα του ηλεκτρικού ρεύματος. Σε αυτό το άρθρο, ας μιλήσουμε για τη διαφορά αυτών των υλικών και τη συμπεριφορά τους σε ένα ηλεκτρικό πεδίο.

Τι είναι ο αγωγός

Έτσι, αυτή η μαέστρος - υλικό (υλικό, περιβάλλον), τέλεια αγώγιμο ηλεκτρικό ρεύμα. Ουσία που απαντάται στις αποκαλούμενες ελεύθερες φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια ή ιόντα) είναι σε θέση να κινούνται ελεύθερα σε όλο τον όγκο της ουσίας, και όταν ένα ηλεκτρικό τάση, ένα ρεύμα αγωγιμότητα.

Το κύριο χαρακτηριστικό του αγωγού είναι «αντίσταση» του (Ε), Που μετράται σε ohms ή τιμή επιστροφής που ονομάζεται «αγωγιμότητας», δίνεται από:

G = 1 / R

Και αυτή η τιμή μετριέται σε Siemens.

Για αγωγούς εφαρμόζει: την πλειοψηφία των μετάλλων, άνθρακα (γραφίτη ή άνθρακα), διάφορα διαλύματα αλάτων και οξέων.

Αγωγοί στην οποία πραγματοποιείται η μεταφορά φορτίου γίνεται κυρίως από την κίνηση των ηλεκτρονίων (εκπομπή ηλεκτρονίων), που ονομάζεται αγωγούς του πρώτου είδους. Εάν εκτελεστεί λόγω ιόντα (ηλεκτρολύτες) υπεύθυνος για τη μετακίνηση αγωγών, οι αγωγοί ονομάζονται δευτέρας τάξεως.

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μέταλλα, επειδή έχουν την καλύτερη αγωγιμότητα και, ως εκ τούτου, έχουν μικρότερη αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει.

Για παράδειγμα, όλα τα καλώδια παροχής αγωγού (καλώδια) που κατασκευάζεται από μέταλλα που είναι αγωγοί.

Τι είναι μονωτής

Διηλεκτρικά είναι εκείνες οι ουσίες οι οποίες παρουσιάζουν μεγάλη αντίσταση και ένα ηλεκτρικό ρεύμα διεξάγεται είτε σε ποσότητες ελάσσονα του.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα υλικά αυτά είναι πολύ λίγοι φορείς χωρίς χρέωση λόγω της σχετικά έντονης ατομικής ομολόγων. Ως εκ τούτου, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα πεδίου στο διηλεκτρικό δεν είναι απλώς διαθέσιμη.

K διηλεκτρικά περιλαμβάνουν υλικά όπως γυαλί, πορσελάνη, κεραμικά, PCB, carbolite, αποσταγμένο νερό (δεν υπάρχουν προσμίξεις άλας), κονιοποιημένο ξύλο, καουτσούκ, κλπ

Διηλεκτρικά, επίσης, χρησιμοποιείται ευρέως στην καθημερινή ζωή. Σύρμα μόνωση, ηλεκτρικές περίβλημα κατασκευασμένο από διηλεκτρικό υλικό.

Αλλά αν δημιουργήσετε ορισμένες προϋποθέσεις, για παράδειγμα, να αυξήσει σημαντικά την τάση λειτουργίας, ο μονωτής μπορεί να γίνει ένας αγωγός. Σίγουρα έχετε ακούσει την έκφραση αυτή ως «κατανομή μόνωση.»

Το κύριο χαρακτηριστικό οποιασδήποτε ηλεκτρικής αντοχής του διηλεκτρικού θεωρείται (αυτή η τιμή είναι ίση με την τάση διάσπασης).

Τι είναι ένας ημιαγωγός

Όπως μπορεί να φανεί ακόμη από τον τίτλο ημιαγωγούς καταλαμβάνουν μία ενδιάμεση θέση μεταξύ των αγωγών και διηλεκτρικά. Οι ημιαγωγοί στην αρχική κατάσταση το ηλεκτρικό ρεύμα δεν διέρχεται, αλλά όταν εφαρμόζεται σε ένα υλικό ημιαγωγού της ενέργειας, ο ημιαγωγός μετατρέπεται σε ένα διηλεκτρικό οδηγό.

Τέτοια στοιχεία που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά, εκ των οποίων παράγουν τρανζίστορ, θυρίστορ, δίοδοι, LEDs και τα παρόμοια. D.

Διαφοροποίηση των ουσιών επί των αγωγών, ημιαγωγών και μονωτών εξηγούνται χρησιμοποιώντας θεωρία Band των στερεών. Σίγουρα δεν είναι αποδεκτή από όλα τα απλά, αλλά να γνωρίσουν της εξαιρετικά επιθυμητή.

θεωρία Band των στερεών

Έτσι, η διαφορά μεταξύ διηλεκτρικά, αγωγών και ημιαγωγών μπορεί να εξηγηθεί από τη θεωρία μπάντα. Πηγαίνει όπως αυτό:

Όπως είναι γνωστό από το μοντέλο του Bohr του ατόμου, ηλεκτρόνια σε ένα άτομο που επιβάλλεται σε ορισμένες τροχιές

Στο κρυσταλλικό πλέγμα του ηλεκτρονίου τροχιά Solid αναπόφευκτη αλλαγή υπό την επίδραση των γειτονικών ατόμων και ηλεκτρονίων. Και για το λόγο αυτό, υπάρχει μια μετατόπιση των επιπέδων ενέργειας της διατήρησης ηλεκτρονίων.

Με τροχιές κοντά στον πυρήνα του ατόμου, τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν σε ένα άλλο επίπεδο στη θεωρία, αλλά τώρα με την εξωτερική τροχιές που είναι σε μια στερεά θολή υποεπίπεδα σε, η μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ τους μπορεί να είναι μάλλον εύκολα.

Και όταν ένα ηλεκτρικό δυναμικό των ηλεκτρονίων, που τυχαία λυκίσκου στις εξωτερικές τροχιές γειτονικά άτομα αποκτούν ένα ενιαίο διάνυσμα κίνησης, και παρατηρούμε το ηλεκτρικό ρεύμα.

Ως εκ τούτου, το κατώτερο στρώμα, όπου τα ηλεκτρόνια είναι ελεύθερα να μετατοπίζονται, που ονομάζεται ζώνη αγωγιμότητας.

Ζώνη σθένους ονομάζεται η περιοχή του επιτρέπεται πηγών ενέργειας, και είναι κάτω από την ζώνη αγωγιμότητας.

Για να μετακινηθεί ηλεκτρονίων από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας, πρέπει να διασχίσει το λεγόμενο διάκενο ζώνης.

Αριθμητικά, αυτό εκφράζεται σε ηλεκτρόνιο-βολτ. Μια ενέργεια ημιαγωγών επίπεδα, αγωγούς και μονωτές μπορούν να παρασταθούν σχηματικά ως εξής:

Όπως φαίνεται από το παραπάνω σχήμα τον αγωγό έχουν τον απαγορευμένο μπάντα, δηλαδή το ζώνη σθένους και η ζώνη αγωγιμότητας έχει μία περιοχή επικαλύψεως. Αυτό σημαίνει ότι σε ένα τέτοιο υλικό, ακόμη και με εφαρμόζεται μικρή δύναμη, τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να κινούνται μέσα στο σώμα του αγωγού.

Σε επίπεδα μεταξύ διάκενο ζώνης του ημιαγωγού είναι παρούσα. Το πλάτος του υποδεικνύει τι ενέργεια πρέπει να εφαρμοστεί στην ημιαγωγών, τα ηλεκτρόνια ξεκίνησε την κίνησή του, που είναι η τρέχουσα άρχισε να ρέει.

Και διηλεκτρική απαγορεύεται η περιοχή είναι τόσο μεγάλη ώστε η μεταφορά ηλεκτρονίων από το σθένους στην τρέχουσα περιοχή σχεδόν αποκλειστεί. Δεδομένου ότι απαιτείται σημαντική ενέργεια για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, το οποίο θα μπορούσε να προκαλέσει την καταστροφή του διηλεκτρικού.

συμπέρασμα

Αυτό είναι το μόνο που ήθελα να σας πω για διηλεκτρικά, αγωγούς και ημιαγωγούς. Αν το άρθρο σας ήταν ενδιαφέρουσα και χρήσιμη, θα το εκτιμούσα. Και σας ευχαριστώ για την προσοχή σας!