Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
В електричеството има три основни групи материали: проводници, полупроводници и диелектрици. Основната им разлика е способността да се извършва електричество. В тази статия ще разгледаме как тези видове материали се различават и как се държат в електрическо поле.Какво е диригент
Вещество, в което присъстват свободни носители на заряд, се нарича проводник. Движението на свободни носители се нарича термично. Основната характеристика на проводника е неговото съпротивление (R) или проводимост (G) - реципрочната съпротива.
G = 1 / R
С прости думи - проводникът провежда ток.
Тези вещества включват метали, но ако говорим за неметали, тогава, например, въглеродът е отличен проводник, намира приложение в плъзгащи се контакти, например електрически четки. Влажна почва, разтвори на соли и киселини във водата, човешкото тяло също провежда ток, но тяхната проводимост често е по-малка от тази на мед или алуминий, например.
Металите са отлични проводници, именно поради големия брой свободни носители на заряд в тяхната структура. Под въздействието на електрическо поле, зарядите започват да се движат, както и да преразпределят, наблюдава се явлението на електростатична индукция.
Какво е диелектрик
Диелектриците се наричат вещества, които не провеждат ток или поведение, но много зле. В тях няма свободни носители на заряд, тъй като свързването на атомните частици е достатъчно силно, за да се образуват свободни носители, следователно под влиянието на електрическото поле на тока в диелектрика не настъпва.
Газ, стъкло, керамика, порцелан, някои смоли, текстолит, карболит, дестилирана вода, суха дървесина, каучук - са диелектрици и не провеждат електрически ток. В ежедневието диелектриците са повсеместни, например, от тях се правят калъфи за електрическо оборудване, електрически ключове, вилици, гнезда и т.н. В електропроводите изолатори са изработени от диелектрици.
Въпреки това, при наличието на определени фактори, като повишено ниво на влажност, напрежение на електрическото поле над допустимата стойност, материалът започва да губи диелектричните си функции и става проводник. Понякога можете да чуете фрази като "разбиване на изолатор" - това е описаното по-горе явление.
Накратко, основните свойства на диелектрика в областта на електричеството са електроизолационни. Това е способността да се предотврати потока на тока, който предпазва човек от електрически наранявания и други проблеми. Основната характеристика на диелектрика е електрическата сила - стойност, равна на напрежението на разрушаването му.
Какво е полупроводник
Полупроводник провежда електрически ток, но не толкова, колкото метали, но при определени условия дава енергията на веществото в правилните количества. Това се дължи на факта, че свободните носители (дупки и електрони) на зарядите са твърде малки или изобщо не са, но ако приложите някакво количество енергия - те ще се появят. Енергията може да има различни форми - електрически, термични. Също така, свободните дупки и електроните в полупроводника могат да възникнат под въздействието на радиация, например в UV спектъра.
Къде се използват полупроводници? От тях се произвеждат транзистори, тиристори, диоди, микросхеми, светодиоди и др. Такива материали включват силиций, германий, смеси от различни материали, например арсенид галий, селен, арсен.
За да разберем защо един полупроводник провежда електрически ток, но не като метали, трябва да разгледаме тези материали от гледна точка на теорията на лентите.
Теория на зоните
Теорията на лентите описва наличието или отсъствието на свободни носители на заряд, по отношение на определени енергийни слоеве. Енергийното ниво или слой е количеството енергия на електроните (атомни ядра, молекули - прости частици), те се измерват по отношение на електроните (EV).
Изображението по-долу показва три вида материали с техните енергийни нива:
Моля, имайте предвид, че енергийните нива на проводника от валентната лента към зоната на проводимост са комбинирани в неразделна структура. Зоната на проводимост и валентната зона се припокриват, това се нарича зона на припокриване. В зависимост от наличието на електрическо поле (напрежение), температура и други фактори, броят на електроните може да варира. Благодарение на горното, електроните могат да се движат в проводници, дори и да им кажете малко количество енергия.
В един полупроводник, определено забранено е налице между валентната зона и зоната на проводимост. Ширината на ширината на лентата описва колко енергия трябва да комуникира полупроводникът, за да може потокът да тече.
Диелектричната диаграма е подобна на тази, която описва полупроводниците, но разликата е само в ширината на забранената лента - тук е многократно по-голяма. Разликите се дължат на вътрешната структура и същност.
Разгледахме основните три вида материали и дадохме техните примери и характеристики. Основната им разлика е способността да се извършва електричество. Ето защо, всеки от тях е намерил своя обхват на приложение: проводници се използват за пренос на електричество, диелектрици - за изолиране на тоководещи части, полупроводници - за електроника. Надяваме се, че предоставената информация ви е помогнала да разберете какви са проводниците, полупроводниците и диелектриците в електрическото поле, както и как те се различават помежду си.
Накрая Ви препоръчваме да гледате полезен видеоклип по темата:
Със сигурност не знаете:
- Причини за загуба на мощност на дълги разстояния
- Съпротивление на проводника спрямо температурата
- Какво е диелектрична загуба
- Какво е електрически заряд