ما هي الموصلات وأشباه الموصلات والعوازل
ما هو الموصل؟
تسمى المادة التي توجد فيها حاملات الشحن المجاني موصل. تسمى حركة الناقلات الحرة الحرارية. السمة الرئيسية للموصل هي مقاومته (R) أو الموصلية (G) - التبادلية للمقاومة.
ز = 1 / ص
بكلمات بسيطة ، موصل موصل التيار.
يمكن أن تعزى المعادن إلى هذه المواد ، ولكن إذا تحدثنا عن غير المعادن ، فعلى سبيل المثال ، الكربون هو موصل ممتاز ، تم العثور عليه في جهات الاتصال المنزلقة ، على سبيل المثال ، فرش المحركات الكهربائية. التربة الرطبة ، محاليل الأملاح والأحماض في الماء ، يقوم جسم الإنسان بتوصيل التيار أيضًا ، ولكن الموصلية الكهربائية الخاصة بها غالبًا ما تكون أقل من النحاس أو الألومنيوم ، على سبيل المثال.
تعتبر المعادن موصلات ممتازة ، خاصة بسبب العدد الكبير من ناقلات الشحن المجاني في هيكلها. تحت تأثير المجال الكهربائي ، تبدأ الشحنات في التحرك ، وكذلك إعادة التوزيع ، لوحظت ظاهرة الحث الكهروستاتيكي.
ما هو عازل؟
العوازل هي مواد لا تجري التيار ، أو تجري ، ولكنها سيئة للغاية. ليس لديهم حاملات شحن مجانية ، لأن ربط الجسيمات الذرية قوي بما يكفي لتشكيل ناقلات حرة ، وبالتالي ، تحت تأثير المجال الكهربائي ، لا ينشأ تيار في عازل.
الغاز والزجاج والسيراميك والبورسلين وبعض الراتنجات ، والمنسوجات ، والكربوليت ، والماء المقطر ، والخشب الجاف ، والمطاط - هي عوازل ولا توصل التيار الكهربائي. في الحياة اليومية ، توجد العوازل في كل مكان ، على سبيل المثال ، حالات الأجهزة الكهربائية ، والمفاتيح الكهربائية ، والمقابس ، والمآخذ ، وما إلى ذلك مصنوعة منها. في خطوط الكهرباء ، تتكون العوازل من العوازل.
ومع ذلك ، في وجود عوامل معينة ، على سبيل المثال ، زيادة مستوى الرطوبة ، وقوة المجال الكهربائي فوق القيمة المسموح بها ، وما إلى ذلك ، تؤدي إلى حقيقة أن المادة تبدأ في فقدان وظائفها العازلة وتصبح موصلًا. في بعض الأحيان يمكنك سماع عبارات مثل "انهيار العازل" - هذه هي الظاهرة الموضحة أعلاه.
باختصار ، الخصائص الرئيسية لعزل كهربائي في مجال الكهرباء هي العزل الكهربائي. إنها القدرة على إعاقة تدفق التيار الذي يحمي الشخص من الإصابات الكهربائية وغيرها من المشاكل. السمة الرئيسية للعزل هي القوة الكهربائية - وهي قيمة تساوي جهد الانهيار.
ما هو أشباه الموصلات؟
يوصل أشباه الموصلات تيارًا كهربائيًا ، ولكن ليس مثل المعادن ، ولكنه يخضع لظروف معينة - مما يمنح طاقة المادة بالكميات الصحيحة.هذا يرجع إلى حقيقة أن هناك عددًا قليلاً جدًا من الناقلات الحرة (الثقوب والإلكترونات) أو لا يوجد على الإطلاق ، ولكن إذا قمت بتطبيق كمية معينة من الطاقة ، فستظهر. يمكن أن تكون الطاقة بأشكال مختلفة - كهربائية وحرارية. أيضا ، يمكن أن تنشأ ثقوب وإلكترونات حرة في أشباه الموصلات تحت تأثير الإشعاع ، على سبيل المثال ، في طيف الأشعة فوق البنفسجية.
أين يتم استخدام أشباه الموصلات؟ يصنعون الترانزستورات ، الثايرستور ، الثنائيات ، الدوائر المصغرة ، مصابيح LED والمزيد. تشمل هذه المواد السيليكون ، الجرمانيوم ، مخاليط من مواد مختلفة ، على سبيل المثال ، زرنيخيد الجاليوم ، السيلينيوم ، الزرنيخ.
لفهم سبب قيام أشباه الموصلات بإجراء التيار الكهربائي ، ولكن ليس مثل المعادن ، من الضروري النظر في هذه المواد من وجهة نظر نظرية النطاق.
نظرية المنطقة
تصف نظرية المنطقة وجود أو عدم وجود حاملات شحن مجانية نسبة إلى طبقات طاقة معينة. مستوى أو طبقة الطاقة هي كمية طاقة الإلكترونات (نوى الذرات والجزيئات - الجسيمات البسيطة) ، ويتم قياسها بقيمة فولت الإلكترون (EV).
توضح الصورة أدناه ثلاثة أنواع من المواد بمستويات طاقتها:
يرجى ملاحظة أن مستويات طاقة الموصل من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل يتم دمجها في رسم تخطيطي لا ينفصم. تتداخل نطاقات التوصيل والتكافؤ مع بعضها البعض ، وهذا ما يسمى منطقة التداخل. اعتمادًا على وجود مجال كهربائي (الجهد) ودرجة الحرارة وعوامل أخرى ، يمكن أن يختلف عدد الإلكترونات. بفضل ما سبق ، يمكن للإلكترونات أن تتحرك في الموصلات ، حتى لو أخبرتها ببعض الحد الأدنى من الطاقة.
يكون لأشباه الموصلات ممنوع بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل. تصف فجوة النطاق مقدار الطاقة التي يجب الإبلاغ عنها لأشباه الموصلات لكي يتدفق التيار.
في العازل الكهربائي ، يكون الرسم التخطيطي مشابهًا للمخطط الذي يصف أشباه الموصلات ، ولكن الفرق لا يكمن إلا في فجوة النطاق - فهو أكبر بكثير هنا. ترجع الاختلافات إلى البنية الداخلية والجوهر.
لقد فحصنا الأنواع الثلاثة الرئيسية للمواد وأعطينا أمثلة وميزات. الاختلاف الرئيسي بينهما هو القدرة على إجراء التيار. لذلك ، وجد كل واحد منهم مجال التطبيق الخاص به: يتم استخدام الموصلات لنقل الكهرباء ، العوازل - لعزل الأجزاء الحية ، أشباه الموصلات - للإلكترونيات. نأمل أن تكون المعلومات المقدمة قد ساعدتك على فهم ما هي الموصلات وأشباه الموصلات والعزل الكهربائي في المجال الكهربائي ، وكذلك ما هو الفرق بينها.
أخيرًا ، نوصي بمشاهدة فيديو مفيد حول هذا الموضوع:
بالتأكيد أنت لا تعرف:
جار التحميل ...
