Dây dẫn, chất bán dẫn và chất điện môi là gì
Một dây dẫn là gì?
Một chất trong đó chất mang điện tích miễn phí có mặt được gọi là chất dẫn. Sự chuyển động của các chất mang tự do được gọi là nhiệt. Đặc tính chính của dây dẫn là điện trở (R) hoặc độ dẫn (G) - đối ứng của điện trở.
G = 1 / R
Nói một cách đơn giản, một dây dẫn dẫn dòng điện.
Kim loại có thể được quy cho các chất như vậy, nhưng nếu chúng ta nói về phi kim loại, thì, ví dụ, carbon là một chất dẫn tuyệt vời, ứng dụng được tìm thấy trong các tiếp điểm trượt, ví dụ, bàn chải động cơ điện. Đất ẩm, dung dịch muối và axit trong nước, cơ thể con người cũng dẫn dòng điện, nhưng độ dẫn điện của chúng thường ít hơn so với đồng hoặc nhôm chẳng hạn.
Kim loại là chất dẫn tuyệt vời, chính xác là do số lượng lớn các hạt mang điện miễn phí trong cấu trúc của chúng. Dưới ảnh hưởng của điện trường, các điện tích bắt đầu di chuyển, cũng như phân phối lại, hiện tượng cảm ứng tĩnh điện được quan sát thấy.
Điện môi là gì?
Chất điện môi là những chất không dẫn dòng điện, hoặc dẫn điện, nhưng rất kém. Chúng không có các hạt mang điện miễn phí, vì liên kết của các hạt nguyên tử đủ mạnh để tạo thành các hạt mang tự do, do đó, dưới tác động của điện trường, một dòng điện không phát sinh trong điện môi.
Gas, thủy tinh, gốm sứ, sứ, một số loại nhựa, textolite, carbolite, nước cất, gỗ khô, cao su - là các chất điện môi và không dẫn dòng điện. Trong cuộc sống hàng ngày, điện môi được tìm thấy ở khắp mọi nơi, ví dụ, vỏ thiết bị điện, công tắc điện, phích cắm, ổ cắm, v.v. được làm từ chúng. Trong đường dây điện, cách điện được làm bằng điện môi.
Tuy nhiên, với sự có mặt của một số yếu tố, ví dụ, độ ẩm tăng, cường độ điện trường trên giá trị cho phép, v.v., dẫn đến thực tế là vật liệu bắt đầu mất chức năng điện môi và trở thành vật dẫn. Đôi khi bạn có thể nghe thấy những cụm từ như sự cố của bộ cách điện-cách điện - đây là hiện tượng được mô tả ở trên.
Nói tóm lại, tính chất chính của điện môi trong lĩnh vực điện là cách điện. Đó là khả năng cản trở dòng chảy bảo vệ một người khỏi các chấn thương điện và các rắc rối khác. Đặc tính chính của điện môi là cường độ điện - giá trị bằng điện áp đánh thủng của nó.
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn dẫn một dòng điện, nhưng không giống như kim loại, nhưng phải tuân theo một số điều kiện nhất định - cung cấp năng lượng cho chất lượng với số lượng phù hợp.Điều này là do thực tế là có quá ít sóng mang tự do (lỗ và electron) hoặc không có gì cả, nhưng nếu bạn áp dụng một lượng năng lượng nhất định, chúng sẽ xuất hiện. Năng lượng có thể có nhiều dạng - điện, nhiệt. Ngoài ra, các lỗ trống và electron trong chất bán dẫn có thể phát sinh dưới ảnh hưởng của bức xạ, ví dụ, trong phổ UV.
Chất bán dẫn được sử dụng ở đâu? Họ chế tạo bóng bán dẫn, thyristor, điốt, microcircuits, đèn LED và nhiều hơn nữa. Các vật liệu này bao gồm silicon, gecmani, hỗn hợp các vật liệu khác nhau, ví dụ, arsenide-galium, selenium, asen.
Để hiểu tại sao một chất bán dẫn dẫn dòng điện, nhưng không giống như kim loại, cần phải xem xét các vật liệu này từ quan điểm của lý thuyết băng tần.
Lý thuyết vùng
Lý thuyết vùng mô tả sự hiện diện hoặc vắng mặt của các hạt mang điện miễn phí so với các lớp năng lượng nhất định. Mức năng lượng hoặc lớp là lượng năng lượng của các điện tử (hạt nhân của các nguyên tử, phân tử - các hạt đơn giản), chúng được đo bằng giá trị của vôn điện tử (EV).
Hình ảnh dưới đây cho thấy ba loại vật liệu với mức năng lượng của chúng:
Xin lưu ý rằng các mức năng lượng của dây dẫn từ dải hóa trị đến dải dẫn được kết hợp trong một sơ đồ không thể tách rời. Các dải dẫn và hóa trị chồng chéo lên nhau, đây được gọi là vùng chồng lấp. Tùy thuộc vào sự có mặt của điện trường (điện áp), nhiệt độ và các yếu tố khác, số lượng điện tử có thể thay đổi. Nhờ những điều trên, các electron có thể di chuyển trong các dây dẫn, ngay cả khi bạn nói với chúng một lượng năng lượng tối thiểu.
Một chất bán dẫn có một sự cấm nhất định giữa dải hóa trị và dải dẫn. Khoảng cách dải mô tả lượng năng lượng cần được báo cáo cho chất bán dẫn để dòng điện chạy qua.
Trong một chất điện môi, sơ đồ tương tự như mô tả chất bán dẫn, nhưng sự khác biệt chỉ nằm ở khoảng cách dải - nó lớn gấp nhiều lần ở đây. Sự khác biệt là do cấu trúc bên trong và chất.
Chúng tôi đã kiểm tra ba loại vật liệu chính và đưa ra các ví dụ và tính năng. Sự khác biệt chính của họ là khả năng dẫn dòng điện. Do đó, mỗi người trong số họ đã tìm thấy phạm vi ứng dụng của riêng mình: dây dẫn được sử dụng để truyền điện, điện môi - để cách điện cho các bộ phận sống, chất bán dẫn - cho thiết bị điện tử. Chúng tôi hy vọng rằng thông tin được cung cấp đã giúp bạn hiểu thế nào là chất dẫn, chất bán dẫn và chất điện môi trong điện trường, cũng như sự khác biệt giữa chúng là gì.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem một video hữu ích về chủ đề này:
Chắc chắn bạn không biết:
Đang tải ...
