O que são condutores, semicondutores e dielétricos
O que é um condutor
Uma substância na qual estão presentes transportadores de carga gratuita é chamada de condutor. O movimento de transportadoras livres é chamado de térmico. A principal característica de um condutor é sua resistência (R) ou condutividade (G) - a recíproca da resistência.
G = 1 / R
Em palavras simples, um condutor conduz corrente.
Os metais podem ser atribuídos a essas substâncias, mas se falamos de não metais, por exemplo, o carbono é um excelente condutor, encontrado em contatos deslizantes, por exemplo, escovas de motor elétrico. Solo úmido, soluções de sais e ácidos na água, o corpo humano também conduz corrente, mas sua condutividade elétrica é geralmente menor que a de cobre ou alumínio, por exemplo.
Os metais são excelentes condutores, justamente devido ao grande número de transportadores de carga gratuitos em sua estrutura. Sob a influência de um campo elétrico, as cargas começam a se mover, além de redistribuir, o fenômeno da indução eletrostática é observado.
O que é um dielétrico?
Os dielétricos são substâncias que não conduzem corrente, ou conduzem, mas muito mal. Eles não possuem portadores de carga livre, porque a ligação de partículas atômicas é forte o suficiente para formar portadores livres; portanto, sob a influência de um campo elétrico, uma corrente não surge no dielétrico.
Gás, vidro, cerâmica, porcelana, algumas resinas, textolita, carbolita, água destilada, madeira seca, borracha - são dielétricos e não conduzem corrente elétrica. Na vida cotidiana, os dielétricos são encontrados em todos os lugares, por exemplo, caixas de aparelhos elétricos, interruptores elétricos, plugues, tomadas etc. são fabricados com eles. Nas linhas de energia, os isoladores são feitos de dielétrico.
No entanto, na presença de certos fatores, por exemplo, um nível aumentado de umidade, uma força do campo elétrico acima do valor permitido, etc., levam ao fato de que o material começa a perder suas funções dielétricas e se torna um condutor. Às vezes, você pode ouvir frases como "quebra do isolador" - esse é o fenômeno descrito acima.
Em resumo, as principais propriedades de um dielétrico no campo da eletricidade são o isolamento elétrico. É a capacidade de impedir o fluxo de corrente que protege uma pessoa de ferimentos elétricos e outros problemas. A principal característica de um dielétrico é a força elétrica - um valor igual à sua tensão de ruptura.
O que é um semicondutor?
O semicondutor conduz uma corrente elétrica, mas não como metais, mas sujeito a certas condições - fornecendo energia à substância nas quantidades certas.Isso se deve ao fato de haver muito poucas transportadoras livres (buracos e elétrons) ou nenhuma, mas se você aplicar uma certa quantidade de energia, elas aparecerão. A energia pode ser de várias formas - elétrica, térmica. Além disso, buracos e elétrons livres em um semicondutor podem surgir sob a influência da radiação, por exemplo, no espectro UV.
Onde os semicondutores são usados? Eles produzem transistores, tiristores, diodos, microcircuitos, LEDs e muito mais. Tais materiais incluem silício, germânio, misturas de diferentes materiais, por exemplo, arseneto-gálio, selênio e arsênico.
Para entender por que um semicondutor conduz corrente elétrica, mas não como metais, é necessário considerar esses materiais do ponto de vista da teoria das bandas.
Teoria das zonas
A teoria das zonas descreve a presença ou ausência de transportadores de carga livre em relação a determinadas camadas de energia. O nível ou camada de energia é a quantidade de energia dos elétrons (núcleos de átomos, moléculas - partículas simples), eles são medidos no valor de Volts de elétrons (EV).
A imagem abaixo mostra três tipos de materiais com seus níveis de energia:
Observe que os níveis de energia do condutor da banda de valência para a banda de condução são combinados em um diagrama inextricável. As bandas de condução e valência se sobrepõem, isso é chamado de zona de sobreposição. Dependendo da presença de um campo elétrico (tensão), temperatura e outros fatores, o número de elétrons pode variar. Graças ao exposto, os elétrons podem se mover nos condutores, mesmo que você lhes diga uma quantidade mínima de energia.
Um semicondutor tem uma certa proibição entre a banda de valência e a banda de condução. A diferença de banda descreve quanta energia precisa ser relatada ao semicondutor para que a corrente flua.
Em um dielétrico, o diagrama é semelhante ao que descreve os semicondutores, mas a diferença está apenas na diferença de banda - é muitas vezes grande aqui. As diferenças são devidas à estrutura e substância interna.
Examinamos os três principais tipos de materiais e demos exemplos e recursos. Sua principal diferença é a capacidade de conduzir corrente. Portanto, cada um deles encontrou sua própria esfera de aplicação: os condutores são usados para transferir eletricidade, dielétrico - para isolamento de partes vivas, semicondutores - para eletrônica. Esperamos que as informações fornecidas o ajudem a entender quais são os condutores, semicondutores e dielétricos em um campo elétrico, bem como qual a diferença entre eles.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tema:
Certamente você não sabe:
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