Co to je vodič, polovodič a izolátor podle teorie band

Elektrická energie může být rozdělena do tří hlavních skupin materiálů: vodičů, polovodičů a dielektrik. Hlavním rozdílem je, že mají odlišný vedení elektrického proudu. V tomto článku, pojďme mluvit o rozdílu těchto materiálů a jejich chování v elektrickém poli.

Jaký je vodič

Takže tento vodič - materiál (materiály, životní prostředí), dokonale vedení elektrického proudu. látky podle vynálezu v takzvaných volných nabitých částic (elektrony nebo ionty), jsou schopny volně pohybovat v celém objemu látky, a když elektrické napětí, proud vodivost.

Hlavní charakteristikou vodiče je jeho „odolnost“ (R), Měřený v ohmech nebo návratová hodnota zvaných „vedení“, je dána vztahem:

G = 1 / R

A tato hodnota se měří v Siemens.

Pro vodiče platí: většinu kovů, uhlíku (grafit nebo oxid), různé roztoky solí a kyselin.

Vodiče, ve kterých náboj přenos se provádí hlavně pohybem elektronů (emise elektronů), s názvem vodiče prvního druhu. Pokud se provádí v důsledku iontů (elektrolytů), v důvěře v pohybu vodičů, vodiče se nazývají druhého řádu.

Nejpoužívanější kovy, protože mají nejlepší vodivost, a proto mají nižší odolnost vůči elektrickým proudem tekoucí.

Například všechny napájecí vodič dráty jsou (šňůry) jsou vyrobeny z kovu, které jsou vodiče.

Co je to izolátor

Dielektrika jsou ty látky, které vykazují velký odpor a elektrický proud je řízen buď v menších množstvích.

To je způsobeno tím, že tyto materiály jsou velmi málo bez nosiče náboje je díky relativně silných atomových vazeb. Proto, když elektrický proud pole v dielektriku prostě není k dispozici.

K dielektrika zahrnují materiály, jako je sklo, porcelán, keramika, PCB, carbolite, destilovanou vodou (žádné soli nečistoty), práškového dřeva, pryže, atd

Dielektrika také velmi široce používány v každodenním životě. Izolace drátů, elektrické pouzdro z dielektrických materiálů.

Ale pokud si vytvořit určité podmínky, například výrazně zvýšit provozní napětí, izolátor se může stát dirigentem. Jistě jste slyšeli výraz jako „zhroucení izolace.“

Hlavní charakteristikou jakéhokoli elektrického pevnosti dielektrika je považován (tato hodnota je rovna průrazného napětí).

Co je to polovodič

Jak je patrné i z názvu polovodiče zaujímají mezilehlou polohu mezi vodiči a dielektrika. Polovodiče v počátečním stavu elektrického proudu není předána, ale při aplikaci na polovodičového materiálu energie, polovodičový převede na dielektrické vedení.

Tyto prvky se používají v elektronice, které produkují tranzistory, tyristory, diody, LED diody a podobně. D.

Diferenciace látek na vodiče, polovodičů a izolátorů jsou vysvětleny s použitím Pásová teorie pevných látek. To rozhodně není přijato vůbec jednoduché, ale seznámit se s ní velmi žádoucí.

Pásová teorie pevných látek

To znamená, že rozdíl mezi dielektrika, vodičů a polovodičů lze vysvětlit teorie pásu. Je to takhle:

Jak je známo z modelu Bohr atomu, elektrony v atomu umístěny na některých drahách

V krystalové mřížky elektronové orbity Solid nevyhnutelné změně pod vlivem sousedních atomů a elektronů. A z tohoto důvodu, tam je posun energetických hladin zadržení elektronů.

Ovály zavřít do jádra atomu, může elektrony se pohybují na jinou úroveň v teorii, ale nyní s externím dráhy, které jsou v pevné rozmazané do podzemních podlaží, přenos elektronů mezi nimi může být poněkud snadno.

A když se elektrický potenciál elektronů, které hop náhodně na vnějších oběžných drah sousedními atomy získat jediný pohybový vektor a pozorujeme elektrický proud.

Proto je spodní vrstva, kde elektrony jsou volně přemístitelné, nazvaný pásma vodivosti.

Valence skupina se nazývá oblast povolených energií, a to je v pásmu vodivosti.

Pro přemístěnou elektron z valenčního pásu do vodivostního pásu, musí překročit tzv bandgap.

Početně je vyjádřena v elektronvoltů. Polovodičové energetické hladiny, vodiče a dielektrika je možno schematicky znázornit následujícím způsobem:

Jak je vidět z obrázku výše vodiče mají zakázané pásmo, tj. Skupiny valence a pásma vodivosti má oblast překrytí. To znamená, že takový materiál, a to i se aplikuje malé množství elektrické energie, elektrony se začínají pohybovat v tělese vodiče.

Při koncentracích mezi polovodičovým bandgap je přítomen. Jeho šířka označuje to, co energie musí být aplikován na polovodiči, elektrony začal jeho pohyb, to znamená, že proud začal proudit.

A dielektrické zakázáno oblast je tak široká, že přenos elektronů z mocenství k probíhající oblasti prakticky vyloučena. Vzhledem k tomu, že vyžaduje velké množství energie k překonání této překážky, což by způsobilo zničení dielektrika.

závěr

To je vše, co jsem chtěl říct o dielektrika, vodičů a polovodičů. Pokud jste článek byl zajímavý a užitečný, bude to ocení. A děkuji vám za pozornost!