Co jsou to vodiče, polovodiče a dielektrika
Co je dirigent?
Látka, ve které jsou přítomny bezplatné nosiče nábojů, se nazývá dirigent. Pohyb volných nosičů se nazývá termální. Hlavní charakteristikou vodiče je jeho odpor (R) nebo vodivost (G) - vzájemný odpor.
G = 1 / R
Jednoduše řečeno, dirigent vede proud.
Těmto látkám lze připisovat kovy, ale pokud hovoříme o nekovech, pak je například uhlík vynikajícím dirigentem, nachází uplatnění v posuvných kontaktech, například u elektrických motorových kartáčů. Vlhká půda, roztoky solí a kyselin ve vodě, lidské tělo také vede proud, ale jejich elektrická vodivost je často nižší než například měď nebo hliník.
Kovy jsou skvělými dirigenti, právě kvůli velkému počtu bezplatných nosičů náboje ve své struktuře. Pod vlivem elektrického pole se náboje začnou pohybovat a také se redistribuuje jev elektrostatické indukce.
Co je dielektrikum?
Dielektrika jsou látky, které nevedou proud nebo chování, ale velmi špatně. Nemají zdarma nosiče nábojů, protože vazba atomových částic je dostatečně silná, aby vytvořila volné nosiče, proto pod vlivem elektrického pole v dielektriku nevzniká proud.
Plyn, sklo, keramika, porcelán, některé pryskyřice, textolit, karbolit, destilovaná voda, suché dřevo, guma - jsou dielektrika a nevedou elektrický proud. V každodenním životě se dielektrika vyskytuje všude, například z nich jsou vyrobeny skříně elektrických spotřebičů, elektrické spínače, zástrčky, zásuvky atd. V elektrických vedeních jsou izolátory vyrobeny z dielektrik.
Avšak v přítomnosti určitých faktorů, například zvýšená úroveň vlhkosti, intenzita elektrického pole nad přípustnou hodnotou atd., Vede ke skutečnosti, že materiál začíná ztrácet dielektrické funkce a stává se dirigentem. Někdy můžete slyšet fráze jako „rozpad izolátoru“ - to je výše popsaný jev.
Stručně řečeno, hlavní vlastnosti dielektrika v oblasti elektřiny jsou elektrické izolace. Je to schopnost bránit toku proudu, který chrání osobu před úrazem elektrickým proudem a jinými problémy. Hlavní charakteristikou dielektrika je elektrická pevnost - hodnota rovnající se jeho průraznému napětí.
Co je polovodič?
Polovodič vede elektrický proud, ale ne jako kovy, ale za určitých podmínek - dává látkové energii ve správném množství.Důvodem je skutečnost, že existuje příliš málo volných nosičů (díry a elektrony) nebo vůbec žádné, ale pokud použijete určité množství energie, objeví se. Energie může mít různé formy - elektrické, tepelné. Volné díry a elektrony v polovodiči mohou také vznikat pod vlivem záření, například v UV spektru.
Kde se používají polovodiče? Vyrábějí tranzistory, tyristory, diody, mikroobvody, LED a další. Takové materiály zahrnují křemík, germanium, směsi různých materiálů, například arsenid-galium, selen, arsen.
Abychom pochopili, proč polovodič vede elektrický proud, ale ne jako kovy, je třeba tyto materiály zvážit z hlediska teorie pásem.
Teorie zón
Teorie zón popisuje přítomnost nebo nepřítomnost bezplatných nosičů náboje vzhledem k určitým energetickým vrstvám. Energetická hladina nebo vrstva je množství energie elektronů (jádra atomů, molekul - jednoduchých částic), které se měří v hodnotě Elektronových voltů (EV).
Následující obrázek ukazuje tři typy materiálů s jejich energetickou úrovní:
Mějte prosím na paměti, že úrovně energie vodiče z valenčního pásma do vodivého pásma jsou kombinovány v neoddělitelném diagramu. Vodivé a valenční pásy se vzájemně překrývají, nazývá se překrývající se zóna. V závislosti na přítomnosti elektrického pole (napětí), teplotě a dalších faktorech se může počet elektronů lišit. Díky výše uvedenému se mohou elektrony pohybovat ve vodičích, i když jim řeknete nějaké minimální množství energie.
Polovodič má jistý zákaz mezi valenčním pásmem a vodivým pásmem. Mezera v pásmu popisuje, kolik energie je třeba nahlásit polovodiči, aby proud mohl proudit.
V dielektriku je diagram podobný diagramu, který popisuje polovodiče, ale rozdíl je pouze v mezeře pásma - zde je mnohokrát velký. Rozdíly jsou způsobeny vnitřní strukturou a podstatou.
Zkoumali jsme hlavní tři typy materiálů a uvedli příklady a vlastnosti. Jejich hlavním rozdílem je schopnost vést proud. Proto si každý z nich našel svou vlastní oblast použití: vodiče se používají k přenosu elektřiny, dielektrika - pro izolaci živých částí, polovodiče - pro elektroniku. Doufáme, že vám poskytnuté informace pomohly pochopit, jaké jsou vodiče, polovodiče a dielektrika v elektrickém poli a jaký je mezi nimi rozdíl.
Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video na toto téma:
Určitě nevíte:
Načítám ...
