Vad är ledare, halvledare och dielektrik
Vad är en konduktör?
Ett ämne i vilket det finns gratis laddningsbärare kallas en ledare. Förflyttning av fria bärare kallas termisk. Ledarens huvudkarakteristik är dess motstånd (R) eller konduktivitet (G) - motståndets ömsesidiga.
G = 1 / R
Med enkla ord leder en ledare ström.
Metaller kan tillskrivas sådana ämnen, men om vi talar om icke-metaller, till exempel, är kol en utmärkt ledare, finns applikation i glidkontakter, till exempel elektriska motorborstar. Fuktig jord, lösningar av salter och syror i vatten, människokroppen leder också ström, men deras elektriska ledningsförmåga är ofta mindre än till exempel koppar eller aluminium.
Metaller är utmärkta ledare, just på grund av det stora antalet gratis laddningsbärare i sin struktur. Under påverkan av ett elektriskt fält börjar laddningarna att röra sig, liksom omfördelas, observeras fenomenet elektrostatisk induktion.
Vad är ett dielektrikum?
Dielektrik är ämnen som inte leder ström eller leder, men mycket dåligt. De har inte fri laddningsbärare, eftersom bindningen av atompartiklar är tillräckligt stark för att bilda fria bärare, därför, under påverkan av ett elektriskt fält, uppstår ingen ström i dielektriken.
Gas, glas, keramik, porslin, vissa hartser, textolit, karbolit, destillerat vatten, torrt trä, gummi - är dielektrik och leder inte elektrisk ström. I vardagen finns dielektrik överallt, till exempel tillverkas höljen till elektriska apparater, elektriska omkopplare, pluggar, uttag etc. I kraftledningar är isolatorer tillverkade av dielektrik.
I närvaro av vissa faktorer, till exempel, en ökad luftfuktighetsnivå, en elektrisk fältstyrka över det tillåtna värdet, etc., leder emellertid till att materialet börjar förlora sina dielektriska funktioner och blir en ledare. Ibland kan du höra fraser som "nedbrytning av isolatorn" - detta är fenomenet som beskrivs ovan.
Kort sagt är huvudegenskaperna hos en dielektrik inom elektricitetsområdet elektrisk isolering. Det är förmågan att hindra strömmen som skyddar en person från elektriska skador och andra problem. Huvudkarakteristiken för ett dielektrikum är elektrisk styrka - ett värde lika med dess nedbrytningsspänning.
Vad är en halvledare?
Halvledaren leder en elektrisk ström, men inte som metaller, men under vissa förutsättningar - vilket ger ämnet energi i rätt mängder.Detta beror på det faktum att det finns för få fria bärare (hål och elektroner) eller att det inte finns några alls, men om du använder en viss mängd energi kommer de att visas. Energi kan vara av olika former - elektrisk, termisk. Dessutom kan fria hål och elektroner i en halvledare uppstå under påverkan av strålning, till exempel i UV-spektrumet.
Var används halvledare? De tillverkar transistorer, tyristorer, dioder, mikrokretsar, lysdioder och mer. Dessa material inkluderar kisel, germanium, blandningar av olika material, till exempel galiumarsenid, selen, arsenik.
För att förstå varför en halvledare leder elektrisk ström, men inte som metaller, är det nödvändigt att beakta dessa material ur bandteoriens synvinkel.
Zonteori
Zonteori beskriver närvaron eller frånvaron av gratis laddningsbärare i förhållande till vissa energilag. Energinivån eller skiktet hänvisar till mängden energi för elektroner (atomkärnor, molekyler - enkla partiklar), de mäts i värdet på Elektron volt (EV).
Bilden nedan visar tre typer av material med sina energinivåer:
Observera att ledarnas energinivåer från valensbandet till ledningsbandet kombineras i ett oöverskådligt diagram. Lednings- och valensbanden överlappar varandra, detta kallas överlappningszonen. Beroende på närvaron av ett elektriskt fält (spänning), temperatur och andra faktorer kan antalet elektroner variera. Tack vare ovanstående kan elektroner röra sig i ledare, även om du berättar för dem en minimal mängd energi.
En halvledare har en viss förbjuden mellan valensbandet och ledningsbandet. Bandgapet beskriver hur mycket energi som måste rapporteras till halvledaren för att strömmen ska flöda.
I ett dielektrikum liknar diagrammet det som beskriver halvledare, men skillnaden är bara i bandgapet - det är många gånger stor här. Skillnaderna beror på den inre strukturen och substansen.
Vi undersökte de viktigaste tre typerna av material och gav exempel och funktioner. Deras huvudskillnad är förmågan att leda ström. Därför har var och en av dem hittat sin egen applikationsfär: ledare används för att överföra el, dielektrik - för isolering av spänningsdelar, halvledare - för elektronik. Vi hoppas att informationen har hjälpt dig att förstå vad som är ledare, halvledare och dielektrik inom ett elektriskt fält, liksom vad som är skillnaden mellan dem.
Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video om ämnet:
Visst vet du inte:
Hämtar ...
