Kas yra laidininkai, puslaidininkiai ir dielektrikai
Kas yra dirigentas?
Medžiaga, kurioje yra laisvųjų krūvininkų, vadinama laidininku. Laisvųjų nešėjų judėjimas vadinamas šiluminiu. Pagrindinė laidininko savybė yra jo varža (R) arba laidumas (G) - pasipriešinimo grįžtamumas.
G = 1 / R
Paprastais žodžiais tariant, laidininkas veda srovę.
Metalai gali būti priskirti tokioms medžiagoms, tačiau, jei mes kalbame apie nemetalus, tada, pavyzdžiui, anglis yra puikus laidininkas, rastas pritaikymas slenkančiuose kontaktuose, pavyzdžiui, elektros variklių šepetėliuose. Drėgnas dirvožemis, druskų ir rūgščių tirpalai vandenyje žmogaus kūnas taip pat praleidžia srovę, tačiau jų elektrinis laidumas dažnai būna mažesnis nei, pavyzdžiui, vario ar aliuminio.
Metalai yra puikūs laidininkai būtent dėl to, kad jų struktūroje yra daug nemokamų įkrovų. Veikiant elektriniam laukui, krūviai pradeda judėti, taip pat persiskirsto, stebimas elektrostatinės indukcijos reiškinys.
Kas yra dielektrikas?
Dielektrikai yra medžiagos, kurios neveikia srovės ar nėra laidžios, bet labai blogai. Jie neturi laisvųjų krūvininkų, nes atominių dalelių jungtis yra pakankamai stipri, kad susidarytų laisvieji nešėjai, todėl, veikiant elektriniam laukui, dielektrike srovė neatsiranda.
Dujos, stiklas, keramika, porcelianas, kai kurios dervos, tekstolitas, karbolitas, distiliuotas vanduo, sausa mediena, guma - yra dielektrikai ir neveikia elektros srovė. Kasdieniniame gyvenime dielektrikų yra visur, pavyzdžiui, iš jų gaminami elektrinių prietaisų dėklai, elektros jungikliai, kištukai, lizdai ir kt. Elektros linijose izoliatoriai yra pagaminti iš dielektrikų.
Tačiau esant tam tikriems veiksniams, pavyzdžiui, padidėjusiam drėgmės lygiui, elektrinio lauko stiprumui viršijant leistiną vertę ir pan., Medžiaga pradeda prarasti savo dielektrines funkcijas ir tampa laidininku. Kartais galite išgirsti frazes, pavyzdžiui, „izoliatoriaus sugedimas“ - tai aukščiau aprašytas reiškinys.
Trumpai tariant, pagrindinės dielektriko savybės elektros srityje yra elektros izoliacija. Tai yra galimybė kliudyti srovės tekėjimui, kuris apsaugo žmogų nuo elektros sužeidimų ir kitų bėdų. Pagrindinė dielektriko charakteristika yra elektrinis stipris - vertė, lygi jo skilimo įtampai.
Kas yra puslaidininkis?
Puslaidininkis veda elektros srovę, bet ne taip kaip metalai, tačiau laikantis tam tikrų sąlygų - suteikiant medžiagai reikiamais kiekiais energijos.Taip yra dėl to, kad yra per mažai laisvųjų nešėjų (skylių ir elektronų) arba jų iš viso nėra, tačiau jei pritaikysite tam tikrą energijos kiekį, jie atsiras. Energija gali būti įvairių formų - elektrinė, šiluminė. Taip pat laisvos skylės ir elektronai puslaidininkyje gali atsirasti veikiant radiacijai, pavyzdžiui, ultravioletiniame spektre.
Kur naudojami puslaidininkiai? Jie gamina tranzistorius, tiristorius, diodus, mikroschemas, šviesos diodus ir dar daugiau. Šioms medžiagoms priskiriamas silicis, germanis, įvairių medžiagų mišiniai, pavyzdžiui, galiumo arsenidas, selenas, arsenas.
Norint suprasti, kodėl puslaidininkis veda elektros srovę, bet ne taip, kaip metalai, būtina atsižvelgti į šias medžiagas juostų teorijos požiūriu.
Zonos teorija
Zonos teorija apibūdina laisvųjų krūvininkų buvimą ar nebuvimą tam tikrų energijos sluoksnių atžvilgiu. Energijos lygis arba sluoksnis nurodo elektronų (atomų branduolių, molekulių - paprastų dalelių) energijos kiekį, jie matuojami elektronų voltų (EV) verte.
Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyti trys medžiagų tipai ir jų energijos lygis:
Atkreipkite dėmesį, kad laidininko energijos lygiai nuo valentinės juostos iki laidumo juostos yra sujungti į neatsiejamą diagramą. Laidumo ir valentingumo juostos sutampa viena su kita, tai vadinama persidengimo zona. Priklausomai nuo elektrinio lauko (įtampos), temperatūros ir kitų veiksnių, elektronų skaičius gali skirtis. Dėl to, elektronai gali judėti laidininkuose, net jei jūs nurodote jiems minimalų energijos kiekį.
Puslaidininkiai turi tam tikrą draudimą tarp valentinės juostos ir laidumo juostos. Juostos tarpas apibūdina, kiek energijos reikia pranešti puslaidininkiui, kad srovė tekėtų.
Dielektrike diagrama yra panaši į tą, kuri apibūdina puslaidininkius, tačiau skirtumas yra tik juostos tarpe - čia jis yra daug kartų didelis. Skirtumai atsiranda dėl vidinės struktūros ir esmės.
Išnagrinėjome tris pagrindines medžiagų rūšis ir pateikėme pavyzdžių bei savybių. Pagrindinis jų skirtumas yra gebėjimas atlikti srovę. Todėl kiekvienas iš jų rado savo taikymo sritį: laidininkai naudojami elektros energijai perduoti, dielektrikai - gyvų dalių izoliacijai, puslaidininkiai - elektronikai. Tikimės, kad pateikta informacija padėjo jums suprasti, kokie yra laidininkai, puslaidininkiai ir dielektrikai elektriniame lauke, ir kuo jie skiriasi.
Galiausiai rekomenduojame pažiūrėti naudingą vaizdo įrašą šia tema:
Tikrai nežinai:
Įkeliama ...
