Hvad det er en leder, halvleder og isolator ifølge bandet teori

Den elektriske effekt kan inddeles i tre hovedgrupper af materialer: ledere, halvledere og dielektrika. Den væsentligste forskel er, at de har forskellige ledning af elektrisk strøm. I denne artikel, lad os tale om forskellen af ​​sådanne materialer og deres adfærd i et elektrisk felt.

Hvad er dirigent

Så denne leder - materiale (materiale, miljø), perfekt lede elektrisk strøm. Stof i såkaldte frie ladede partikler (elektroner eller ioner) er i stand til bevæge sig frit i hele volumen af ​​stoffet, og når en elektrisk spænding, en strøm ledningsevne.

Den vigtigste egenskab af lederen er dets "modstand" (R), Målt i ohm eller returværdi kaldet "ledning", er givet ved:

G = 1 / R

Og denne værdi måles i Siemens.

For ledere gælder: de fleste metaller, carbon (grafit eller carbon), forskellige opløsninger af salte og syrer.

Ledere i hvilken ladningsoverførsel udføres hovedsagelig ved bevægelse af elektroner (elektron emission), kaldet ledere i første art. Hvis den udføres på grund af ioner (elektrolytter) der skal flytte lederne er lederne kaldes anden orden.

De mest almindeligt anvendte metaller, fordi de har den bedste ledningsevne og derfor har en lavere resistens over for elektrisk strøm, der løber.

For eksempel er alle de forsyning ledertråde (snore) fremstillet af metaller, som er ledere.

Hvad er en isolator

Dielektrika er de stoffer, som udviser stor modstand og en elektrisk strøm, udført i sine mindre mængder.

Dette skyldes det faktum, at disse materialer er meget få frie ladningsbærere er på grund af relativt stærke atomare obligationer. Derfor, når en elektrisk strøm felt i den dielektriske er simpelthen ikke tilgængelig.

K dielektrika indbefatter materialer, såsom glas, porcelæn, keramik, PCB, carbolite, destilleret vand (ingen salt urenheder), pulveriseret træ, gummi, etc.

Dielektrikum også meget udbredt i hverdagen. Tråd isolering, elektriske hus fremstillet af dielektriske materialer.

Men hvis du opretter visse betingelser, for eksempel, i høj grad øge drift spænding, isolatoren kan blive en leder. Sikkert du har hørt dette udtryk som "isolering opdeling."

Den vigtigste egenskab ved enhver elektrisk styrke af den dielektriske anses (denne værdi er lig med gennemslagsspændingen).

Hvad er en halvleder

Som det kan ses selv fra titlen halvledere indtager en mellemposition mellem lederne og dielektrika. Halvledere i den oprindelige tilstand den elektriske strøm er ikke bestået, men når den anvendes på et halvledermateriale af energi, er halvleder omdannes til en dielektrisk vejledning.

Sådanne elementer anvendes i elektronik, hvoraf producerer transistorer, tyristorer, dioder, lysdioder og lignende. D.

Differentiering af stoffer på de ledere, halvledere og isolatorer er forklaret under anvendelse af Band teori af faste stoffer. Det er bestemt ikke accepteret af alle enkle, men kommer til at kende hende ekstremt ønskelig.

Band teori af faste stoffer

Således kan forskellen mellem dielektrika, ledere og halvledere forklares ved båndet teori. Det går sådan her:

Som det er kendt fra Bohr modellen af ​​atomet, elektroner i et atom oprettet på visse baner

I krystalgitteret af elektron orbit Solid uundgåelige ændringer under indflydelse af tilstødende atomer og elektroner. Og derfor er der et skift i energi niveauer af elektroner fastholdelse.

Med kredser tæt til kernen af ​​atomet, kan elektroner flytte til et andet niveau i teorien, men nu med ekstern baner, der er i en solid sløret i underniveauer, kan overførslen af ​​elektroner mellem dem være temmelig nemt.

Og når en elektrisk spænding af de elektroner, der hop tilfældigt på de ydre orbits tilgrænsende atomer erhverve en enkelt bevægelsesvektor, og vi observere den elektriske strøm.

Derfor, det nedre lag, hvor elektronerne er frit forskydelig, kaldet ledningsbåndet.

Valensbånd kaldes området af tilladte energier, og det er under ledningsbåndet.

Forlagt elektron fra valensbåndet til ledningsbåndet, skal det passere den såkaldte båndgab.

Numerisk, udtrykkes i elektronvolt. En halvleder energi niveauer, ledere og dielektrika kan repræsenteres skematisk som følger:

Som det ses af ovenstående figur lederen har det forbudte bånd, dvs. valensbåndet og ledningsbåndet har et område af overlapning. Det betyder, at i et sådant materiale, selv med lidt strøm anvendes, elektroner er begyndt at bevæge sig inden i legemet af lederen.

Ved niveauer mellem halvleder-båndgabet er til stede. Bredden angiver, hvilken energi skal anvendes på halvleder, elektronerne begyndte sin bevægelse, som er den nuværende begyndte at flyde.

Og dielektrisk forbudt område er så bred, at overførslen af ​​elektroner fra valens til den igangværende område stort set udelukket. Eftersom det kræver megen energi til at overvinde denne barriere, hvilket ville forårsage ødelæggelse af den dielektriske.

konklusion

Det er alt, jeg ønskede at fortælle dig om dielektrika, dirigenter og halvledere. Hvis du artikel var interessant og nyttigt, vil du sætte pris på det. Og tak for din opmærksomhed!