Čo to je vodič, polovodič a izolátor podľa teórie band

Elektrická energia môže byť rozdelená do troch hlavných skupín materiálov: vodičov, polovodičov a dielektrik. Hlavným rozdielom je, že majú odlišný vedenie elektrického prúdu. V tomto článku, poďme hovoriť o rozdiele týchto materiálov a ich správanie v elektrickom poli.

Aký je vodič

Takže tento vodič - materiál (materiály, životné prostredie), dokonale vedenie elektrického prúdu. látky podľa vynálezu v takzvaných voľných nabitých častíc (elektróny alebo ióny), sú schopné voľne pohybovať v celom objeme látky, a keď elektrické napätie, prúd vodivosť.

Hlavnou charakteristikou vodiča je jeho "odolnosť" (R), Meraný v ohmoch alebo vrátená hodnota nazývaných "vedenie", je daná vzťahom:

G = 1 / R

A táto hodnota sa meria v siemens.

Pre vodiče platí: väčšinu kovov, uhlíka (grafit alebo oxid), rôzne roztoky solí a kyselín.

Vodiče, v ktorých náboj prenos sa uskutočňuje hlavne pohybom elektrónov (emisie elektrónov), s názvom vodiče prvého druhu. Ak sa vykonáva v dôsledku iónov (elektrolytov), ​​v dôvere v pohybe vodičov, vodiče sa nazývajú druhého rádu.

Najpoužívanejšie kovy, pretože majú najlepšiu vodivosť, a preto majú nižšiu odolnosť voči elektrickým prúdom tečúcej.

Napríklad všetky napájací vodič drôty sú (šnúry) sú vyrobené z kovu, ktoré sú vodiče.

Čo je to izolátor

Dielektrika sú tie látky, ktoré vykazujú veľký odpor a elektrický prúd je riadený buď v menších množstvách.

To je spôsobené tým, že tieto materiály sú veľmi málo bez nosiča náboja je vďaka relatívne silných atómových väzieb. Preto, keď elektrický prúd poľa v dielektrika jednoducho nie je k dispozícii.

K dielektrika zahŕňajú materiály, ako je sklo, porcelán, keramika, PCB, carbolite, destilovanou vodou (žiadne soli nečistoty), práškového dreva, gumy, atď

Dielektrika tiež veľmi široko používané v každodennom živote. Izolácia drôtov, elektrické puzdro z dielektrických materiálov.

Ale ak si vytvoriť určité podmienky, napríklad výrazne zvýšiť prevádzkové napätie, izolátor sa môže stať dirigentom. Iste ste počuli výraz ako "zrútenie izolácie."

Hlavnou charakteristikou akéhokoľvek elektrického pevnosti dielektrika je považovaný (táto suma sa rovná prierazného napätia).

Čo je to polovodič

Ako je zrejmé aj z názvu polovodiče zaujímajú medziľahlú polohu medzi vodičmi a dielektrika. Polovodiče v počiatočnom stave elektrického prúdu nie je odovzdaná, ale pri aplikácii na polovodičového materiálu energie, polovodičový prevedie na dielektrickej vedenia.

Tieto prvky sa používajú v elektronike, ktoré produkujú tranzistory, tyristory, diódy, LED diódy a podobne. D.

Diferenciácia látok na vodiče, polovodičov a izolátorov sú vysvetlené s použitím Pásové teória pevných látok. To rozhodne nie je prijaté vôbec jednoduché, ale zoznámiť sa s ňou veľmi žiaduce.

Pásové teória pevných látok

To znamená, že rozdiel medzi dielektrika, vodičov a polovodičov možno vysvetliť teórie pásu. Je to takto:

Ako je známe z modelu Bohr atómu, elektróny v atóme umiestnené na niektorých dráhach

V kryštálovej mriežky elektrónové orbity Solid nevyhnutnej zmene pod vplyvom susedných atómov a elektrónov. A z tohto dôvodu, tam je posun energetických hladín zadržanie elektrónov.

Ovály zavrieť do jadra atómu, môže elektróny sa pohybujú na inú úroveň v teórii, ale teraz s externým dráhy, ktoré sú v pevnej rozmazané do podzemných podlaží, prenos elektrónov medzi nimi môže byť trochu ľahko.

A keď sa elektrický potenciál elektrónov, ktoré hop náhodne na vonkajších obežných dráh susednými atómami získať jediný pohybový vektor a pozorujeme elektrický prúd.

Preto je spodná vrstva, kde elektróny sú voľne premiestniteľné, nazvaný pásma vodivosti.

Valence skupina sa nazýva oblasť povolených energiou, a to je v pásme vodivosti.

Pre premiestnenú elektrón z valenčného pásu do vodivostného pásu, musí prekročiť tzv bandgap.

Početne je vyjadrená v elektrónvoltov. Polovodičové energetickej hladiny, vodiče a dielektrika je možné schematicky znázorniť nasledujúcim spôsobom:

Ako je vidieť z obrázku vyššie vodiča majú zakázané pásmo, tj. Skupiny valencie a pásma vodivosti má oblasť prekrytia. To znamená, že takýto materiál, a to aj sa aplikuje malé množstvo elektrickej energie, elektróny sa začínajú pohybovať v telese vodiče.

Pri koncentráciách medzi polovodičovým bandgap je prítomný. Jeho šírka označuje to, čo energie musí byť aplikovaný na polovodiči, elektróny začal jeho pohyb, to znamená, že prúd začal prúdiť.

A dielektrickej zakázané oblasť je tak široká, že prenos elektrónov z mocnosťou k prebiehajúcej oblasti prakticky vylúčená. Vzhľadom na to, že vyžaduje veľké množstvo energie na prekonanie tejto prekážky, čo by spôsobilo zničenie dielektrika.

záver

To je všetko, čo som chcel povedať o dielektrika, vodičov a polovodičov. Ak ste článok bol zaujímavý a užitočný, bude to ocenia. A ďakujem vám za pozornosť!