Vad det är en ledare, halvledare och Isolator enligt bandteori

Den elektriska effekten kan delas in i tre stora grupper av material: ledare, halvledare och dielektrika. Den största skillnaden är att de har olika ledning av elektrisk ström. I den här artikeln, låt oss tala om skillnaden mellan dessa material och deras beteende i ett elektriskt fält.

Vad är ledaren

Så, denna ledare - material (material, miljö), perfekt att leda elektrisk ström. Substans som föreligger i så kallade fria laddade partiklar (elektroner eller joner) har möjlighet att röra sig fritt genom hela volymen av ämnet, och när en elektrisk spänning, en ström ledningsförmåga.

Det viktigaste kännetecknet hos ledaren är dess "motstånd" (R), Mätt i ohm eller returvärde kallas "konduktion", ges av:

G = 1 / R

Och detta värde mäts i Siemens.

För ledare gäller: de flesta metaller, kol (grafit eller kol), olika lösningar av salter och syror.

Ledare i vilken laddningsöverföring utförs huvudsakligen genom rörelsen av elektroner (elektronemission), kallad ledare av första slaget. Om den utförs på grund av joner (elektrolyter) som ansvarar för att flytta ledarna är ledarna kallas av andra ordningen.

De mest använda metallerna, eftersom de har den bästa ledningsförmågan och har därför ett lägre motstånd mot elektrisk ström flyter.

Till exempel, är alla tillförselledningstrådar (linor) tillverkade av metaller som är ledare.

Vad är en isolator

Dielektrika är sådana substanser som uppvisar stort motstånd och en elektrisk ström leds antingen i sina mindre mängder.

Detta beror på det faktum att dessa material är mycket få fri laddningsbärare är på grund av relativt starka atom obligationer. Därför när en elektrisk ström fält i dielektrikumet är helt enkelt inte tillgänglig.

K dielektrika innefattar material såsom glas, porslin, keramik, PCB, carbolite, destillerat vatten (inga saltorenheter), pulvriserad trä, gummi, etc.

Dielektrikum också mycket stor utsträckning används i vardagen. Trådisolering, elektriska hölje av dielektriska material.

Men om du skapar vissa villkor, till exempel kraftigt öka driftspänningen, isolatorn kan bli en ledare. Visst du har hört detta uttryck som "isolering sammanbrott."

Det viktigaste kännetecknet för någon elektrisk hållfasthet av det dielektriska anses (detta värde är lika med genombrottsspänningen).

Vad är en halvledare

Såsom kan ses även från titel halvledare intar ett mellanläge mellan ledarna och dielektrika. Halvledare i initialtillståndet den elektriska strömmen inte går igenom, men när den appliceras på ett halvledarmaterial av energi är halvledar omvandlas till en dielektrisk guide.

Sådana element används i elektronik, av vilka producerar transistorer, tyristorer, dioder, lysdioder och liknande. D.

Differentiering av substanser på de ledare, halvledare och isolatorer förklaras med användning av Band teori av fasta ämnen. Det är verkligen inte accepteras av alla enkla, men lär känna henne mycket önskvärt.

Band teori av fasta ämnen

Sålunda kan skillnaden mellan dielektrika, ledare och halvledare förklaras med bandteori. Det går så här:

Såsom är känt från Bohr modell av atomen, elektroner i en atom placeras på vissa banor

I kristallgittret av elektronomloppsbana Solid oundvikliga förändringar under inverkan av grann atomer och elektroner. Och därför finns det en förskjutning av energinivåer elektron retention.

Med banor nära till atomkärnan kan elektroner flytta till en annan nivå i teorin, men nu med extern banor som är i en fast suddiga till undernivåer, kan överföringen av elektroner mellan dem vara ganska lätt.

Och när en elektrisk potential av de elektroner, som hop slumpmässigt på de yttre banor intilliggande atomer förvärva en enda rörelsevektor, och vi observerar den elektriska strömmen.

Därför, det undre skiktet där elektronerna är fritt förskjutbar, kallas ledningsbandet.

Valensbandet kallas området av tillåtna energier, och det är under ledningsbandet.

Till rörd elektron från valensbandet till ledningsbandet, måste den passera den så kallade bandgapet.

Numeriskt är det uttrycks i elektronvolt. En halvledarenerginivåer, ledare och dielektrika kan schematiskt representeras som följer:

Såsom framgår av figuren över ledaren har det förbjudna bandet, har dvs valensbandet och ledningsbandet en region av överlappning. Detta innebär att ett sådant material, även med lite ström tillämpas, elektroner börjar att röra sig inom kroppen av ledaren.

På nivåer mellan halvledarbandgapet är närvarande. Dess bredd anger vilken energi måste appliceras på halvledaren, elektronerna började dess rörelse, som började strömmen att flyta.

Och dielektrisk förbjudna området är så stort att överföringen av elektroner från valens till den pågående området praktiskt taget utesluten. Eftersom det krävs mycket energi för att övervinna detta hinder, vilket skulle leda till förstörelse av den dielektriska.

slutsats

Det är allt jag ville berätta om dielektrika, ledare och halvledare. Om du artikeln var intressant och användbart, kommer du att uppskatta det. Och tack för er uppmärksamhet!