Što su vodiči, poluvodiči i dielektričari
Što je dirigent?
Tvar u kojoj postoje besplatni nosači naboja naziva se vodič. Kretanje slobodnih nosača naziva se toplinskim. Glavna karakteristika vodiča je njegov otpor (R) ili vodljivost (G) - uzajamni otpor.
G = 1 / R
Jednostavnim riječima, provodnik provodi struju.
Metali se mogu pripisati takvim tvarima, ali ako govorimo o nemetalima, tada je, na primjer, ugljik izvrstan provodnik, koji je pronašao primjenu u kliznim kontaktima, na primjer, električnim motornim četkama. Vlažno tlo, otopine soli i kiselina u vodi, ljudsko tijelo također provodi struju, ali njihova je električna vodljivost često manja od one na primjer bakra ili aluminija.
Metali su izvrsni vodiči, upravo zbog velikog broja nosača slobodnih naboja u njihovoj strukturi. Pod utjecajem električnog polja naboji se počinju kretati, kao i preraspodijeliti, opaža se fenomen elektrostatske indukcije.
Što je dielektrik?
Dielektričari su tvari koje ne vode struju ili se provode, ali vrlo slabo. Nemaju besplatne nosače naboja, jer je vezivanje atomskih čestica dovoljno jako da formira slobodne nosače, stoga, pod utjecajem električnog polja, u dielektriku ne nastaje struja.
Plin, staklo, keramika, porculan, neke smole, tektolit, karbolit, destilirana voda, suho drvo, guma - dielektričari su i ne provode električnu struju. U svakodnevnom životu dielektričari se nalaze posvuda, na primjer, od njih se izrađuju kućišta električnih uređaja, električni prekidači, utikači, utičnice itd. U dalekovodima su izolatori izrađeni od dielektrika.
Međutim, u prisutnosti određenih čimbenika, na primjer, povećana razina vlage, jakost električnog polja iznad dopuštene vrijednosti, itd., Dovode do činjenice da materijal počinje gubiti dielektrične funkcije i postaje provodnik. Ponekad možete čuti izraze poput „probijanja izolatora“ - to je fenomen opisan gore.
Ukratko, glavna svojstva dielektrika u području električne energije su električna izolacija. To je sposobnost da se spriječi protok struje koja štiti osobu od električnih ozljeda i drugih nevolja. Glavna karakteristika dielektrika je električna čvrstoća - vrijednost jednaka njegovom probojnom naponu.
Što je poluvodič?
Poluvodič vodi električnu struju, ali ne poput metala, ali pod određenim uvjetima - dajući tvar energiju u pravim količinama.To je zbog činjenice da je premalo slobodnih nosača (rupa i elektrona) ili ih uopće nema, ali ako primijenite određenu količinu energije, oni će se pojaviti. Energija može biti različitih oblika - električna, toplinska. Također, slobodne rupe i elektroni u poluvodiču mogu nastati pod utjecajem zračenja, na primjer, u UV spektru.
Gdje se koriste poluvodiči? Izrađuju tranzistore, tiristore, diode, mikrocirke, LED i još mnogo toga. Takvi materijali uključuju silicij, germanij, mješavine različitih materijala, na primjer, arsenid-galij, selen, arsen.
Da bismo razumjeli zašto jedan poluvodič provodi električnu struju, ali ne poput metala, potrebno je razmotriti te materijale sa stajališta teorije pojasa.
Teorija zona
Teorija zona opisuje prisutnost ili odsutnost nosača slobodnih naboja u odnosu na određene energetske slojeve. Energetska razina ili sloj je količina energije elektrona (jezgre atoma, molekule - jednostavne čestice), mjere se u vrijednosti elektronskih volti (EV).
Slika ispod prikazuje tri vrste materijala s njihovom razinom energije:
Napominjemo da su razine energije vodiča od valentnog pojasa do vodljivog pojasa kombinirane u neraskidivom dijagramu. Trake provodljivosti i valencije preklapaju se jedna s drugom, to se naziva zona preklapanja. Ovisno o prisutnosti električnog polja (napona), temperature i drugih čimbenika, broj elektrona može varirati. Zahvaljujući gore navedenom, elektroni se mogu kretati u vodičima, čak i ako im kažete neku minimalnu količinu energije.
Poluvodič ima određenu zabranu između valentnog pojasa i vodljivog pojasa. Jaz u opsegu opisuje koliko energije treba prijaviti poluvodiču da bi struja mogla teći.
U dielektriku je dijagram sličan onome koji opisuje poluvodiče, ali razlika je samo u razmaku pojasa - ovdje je mnogo puta velik. Razlike su zbog unutarnje strukture i tvari.
Ispitali smo glavne tri vrste materijala i dali primjere i značajke. Njihova glavna razlika je sposobnost provođenja struje. Stoga je svaki od njih našao svoju primjenu: vodiči se koriste za prijenos električne energije, dielektrični elementi - za izolaciju dijelova pod naponom, poluvodiči - za elektroniku. Nadamo se da će vam pružene informacije pomoći da shvatite koji su provodnici, poluvodiči i dielektričari u električnom polju, kao i koja je razlika između njih.
Na kraju, preporučujemo vam pogledati koristan video na temu:
Sigurno ne znate:
Učitavanje ...
