Čo sú to vodiče, polovodiče a dielektrika
Čo je to dirigent?
Látka, v ktorej sú bezplatné nosiče náboja, sa nazýva dirigent. Pohyb voľných nosičov sa nazýva termálny. Hlavnou charakteristikou vodiča je jeho odpor (R) alebo vodivosť (G) - recipročný odpor.
G = 1 / R
Jednoducho povedané, vodič vedie prúd.
K takýmto látkam možno pripísať kovy, ale ak hovoríme napríklad o nekovoch, napríklad uhlík je vynikajúcim vodičom, našiel uplatnenie v klzných kontaktoch, napríklad v elektrických kefách. Vlhká pôda, roztoky solí a kyselín vo vode, ľudské telo tiež vedie prúd, ale ich elektrická vodivosť je často menšia ako napríklad elektrina medi alebo hliníka.
Kovy sú vynikajúcimi vodičmi práve kvôli veľkému počtu bezplatných nosičov náboja v ich štruktúre. Pod vplyvom elektrického poľa sa náboje začnú pohybovať a rovnako sa redistribuuje jav elektrostatickej indukcie.
Čo je dielektrikum?
Dielektrika sú látky, ktoré nevedú prúd alebo nie, ale veľmi zle. Nemajú voľné nosiče náboja, pretože väzba atómových častíc je dostatočne silná na to, aby sa vytvorili voľné nosiče, preto pod elektrickým poľom nevzniká v dielektriku prúd.
Plyn, sklo, keramika, porcelán, niektoré živice, textolit, karbolit, destilovaná voda, suché drevo, guma - sú dielektriká a nevedú elektrický prúd. V každodennom živote sa dielektrika nachádza všade, napríklad z nich sú vyrobené skrinky elektrických spotrebičov, elektrické vypínače, zástrčky, zásuvky a pod. V elektrických vedeniach sú izolátory vyrobené z dielektrika.
Avšak v prítomnosti určitých faktorov, napríklad zvýšená úroveň vlhkosti, intenzita elektrického poľa nad prípustnou hodnotou atď., Vedie k tomu, že materiál začína strácať svoje dielektrické funkcie a stáva sa vodičom. Niekedy môžete počuť vety ako „rozpad izolátora“ - toto je vyššie uvedený fenomén.
Stručne povedané, hlavné vlastnosti dielektrika v oblasti elektrickej energie sú elektrické izolácie. Je to schopnosť brzdiť tok prúdu, ktorý chráni osobu pred úrazmi elektrickým prúdom a inými problémami. Hlavnou charakteristikou dielektrika je elektrická pevnosť - hodnota rovnajúca sa jeho poruchovému napätiu.
Čo je polovodič?
Polovodič vedie elektrický prúd, ale nie ako kovy, ale za určitých podmienok - dodáva látke energiu v správnom množstve.Je to kvôli skutočnosti, že existuje príliš málo voľných nosičov (diery a elektróny) alebo ich vôbec nie sú, ale ak použijete určité množstvo energie, objavia sa. Energia môže mať rôzne formy - elektrickú, tepelnú. Voľné diery a elektróny v polovodiči tiež môžu vzniknúť pod vplyvom žiarenia, napríklad v UV spektre.
Kde sa používajú polovodiče? Vyrábajú tranzistory, tyristory, diódy, mikroobvody, LED a ďalšie. Tieto materiály zahŕňajú kremík, germánium, zmesi rôznych materiálov, napríklad arzenid galium, selén, arzén.
Aby sme pochopili, prečo polovodič vedie elektrický prúd, ale nie ako kovy, je potrebné tieto materiály brať do úvahy z hľadiska teórie pásiem.
Teória zón
Teória zón opisuje prítomnosť alebo neprítomnosť voľných nosičov náboja vzhľadom na určité energetické vrstvy. Energetická hladina alebo vrstva sa vzťahuje na množstvo energie elektrónov (jadrá atómov, molekuly - jednoduché častice), ktoré sa merajú v hodnote elektrónových voltov (EV).
Na nasledujúcom obrázku sú uvedené tri druhy materiálov s ich úrovňou energie:
Upozorňujeme, že úrovne energie vodičov z valenčného pásma do vodivého pásma sú kombinované v neoddeliteľnej schéme. Vodivé a valenčné pásy sa vzájomne prekrývajú, nazýva sa to prekrývajúca sa zóna. Počet elektrónov sa môže líšiť v závislosti od prítomnosti elektrického poľa (napätie), teploty a ďalších faktorov. Vďaka vyššie uvedenému sa elektróny môžu pohybovať vo vodičoch, aj keď im poviete nejaké minimálne množstvo energie.
Polovodič má určitý stupeň medzi valenčným pásmom a vodivým pásmom. Pásová medzera opisuje, koľko energie musí byť hlásené do polovodiča, aby prúd mohol prúdiť.
V dielektriku je schéma podobná schéme, ktorá popisuje polovodiče, ale rozdiel je iba v medzere pásma - tu je mnohokrát veľká. Rozdiely sú spôsobené vnútornou štruktúrou a podstatou.
Preskúmali sme hlavné tri typy materiálov a uviedli príklady a vlastnosti. Ich hlavným rozdielom je schopnosť viesť prúd. Preto si každý z nich našiel svoju vlastnú oblasť použitia: vodiče sa používajú na prenos elektriny, dielektrika - na izoláciu živých častí, polovodiče - na elektroniku. Dúfame, že vám poskytnuté informácie pomohli pochopiť, čo sú vodiče, polovodiče a dielektrika v elektrickom poli a aký je ich rozdiel.
Nakoniec vám odporúčame pozrieť si užitočné video na túto tému:
Určite nevieš:
Načítava...
