İletkenler, yarı iletkenler ve dielektrikler nelerdir
İletken nedir?
Serbest yük taşıyıcılarının bulunduğu bir maddeye iletken denir. Serbest taşıyıcıların hareketine termal denir. Bir iletkenin ana özelliği, direncinin (R) veya iletkenliğidir (G) - direncin karşılıklılığıdır.
G = 1 / R
Basit bir ifadeyle, bir iletken akımı iletir.
Metaller bu tür maddelere atfedilebilir, ancak metaller hakkında konuşursak, örneğin, karbon mükemmel bir iletkendir, kayar kontaklarda, örneğin elektrikli motor fırçalarında uygulama bulmuştur. Nemli toprak, sudaki tuzların ve asitlerin çözeltileri, insan vücudu da akım iletir, ancak elektrik iletkenlikleri genellikle bakır veya alüminyumdan daha azdır.
Metaller, yapılarındaki çok sayıda serbest şarj taşıyıcısı nedeniyle mükemmel iletkenlerdir. Bir elektrik alanının etkisi altında, yükler hareket etmeye başlar ve yeniden dağıtır, elektrostatik indüksiyon fenomeni gözlenir.
Dielektrik nedir?
Dielektrikler akım iletmeyen veya iletmeyen, ancak çok zayıf olan maddelerdir. Serbest yük taşıyıcıları yoktur, çünkü atomik partiküllerin bağlanması, serbest taşıyıcılar oluşturacak kadar güçlüdür, bu nedenle, bir elektrik alanının etkisi altında, dielektrikte bir akım ortaya çıkmaz.
Gaz, cam, seramik, porselen, bazı reçineler, textolit, karbolit, damıtılmış su, kuru odun, kauçuk - dielektriktir ve elektrik akımı iletmezler. Günlük yaşamda dielektrikler her yerde bulunur, örneğin elektrikli cihaz kasaları, elektrikli anahtarlar, fişler, prizler vb. Elektrik hatlarında, yalıtkanlar dielektriklerden yapılır.
Bununla birlikte, belirli faktörlerin varlığında, örneğin, artan bir nem seviyesi, izin verilen değerin üzerinde bir elektrik alan kuvveti, vb., Malzemenin dielektrik fonksiyonlarını kaybetmeye başlamasına ve bir iletken haline gelmesine yol açar. Bazen “izolatörün bozulması” gibi ifadeler duyabilirsiniz - bu yukarıda açıklanan fenomendir.
Kısacası, elektrik alanındaki bir dielektrikin ana özellikleri elektrik yalıtımıdır. Bir kişiyi elektrik yaralanmalarından ve diğer sorunlardan koruyan akım akışını engelleme yeteneğidir. Bir dielektrikin ana özelliği elektrik gücüdür - arıza voltajına eşit bir değer.
Yarı iletken nedir?
Yarı iletken bir elektrik akımı iletir, ancak metaller gibi değil, belirli koşullara tabidir - madde enerjisini doğru miktarlarda verir.Bunun nedeni, çok az sayıda serbest taşıyıcı (delik ve elektron) olması veya hiç olmamasıdır, ancak belirli bir miktarda enerji uygularsanız, görünürler. Enerji çeşitli şekillerde olabilir - elektrik, termal. Ayrıca, bir yarı iletken içindeki serbest delikler ve elektronlar, örneğin UV spektrumunda radyasyonun etkisi altında ortaya çıkabilir.
Yarı iletkenler nerede kullanılır? Transistörler, tristörler, diyotlar, mikro devreler, LED'ler ve daha fazlasını yaparlar. Bu malzemeler silikon, germanyum, farklı malzemelerin karışımlarını, örneğin galyum arsenit, selenyum, arsenik içerir.
Bir yarı iletkenin neden metalleri değil elektrik akımını ilettiğini anlamak için, bu malzemeleri bant teorisi açısından dikkate almak gerekir.
Bölge Teorisi
Bölge teorisi, belirli enerji katmanlarına göre serbest yük taşıyıcıların varlığını veya yokluğunu açıklar. Enerji seviyesi veya katmanı elektronların enerji miktarını ifade eder (atom çekirdeği, moleküller - basit parçacıklar), Elektron volt (EV) değerinde ölçülürler.
Aşağıdaki resim enerji seviyelerine sahip üç tip malzemeyi göstermektedir:
Değerlik bandından iletim bandına giden iletken enerji seviyelerinin ayrılmaz bir diyagramda birleştirildiğini lütfen unutmayın. İletim ve değerlik bantları üst üste bindirilir, buna üst üste binme bölgesi denir. Bir elektrik alanının (voltaj), sıcaklığın ve diğer faktörlerin varlığına bağlı olarak, elektronların sayısı değişebilir. Yukarıdakiler sayesinde, elektronlar minimum miktarda enerji söyleseniz bile iletkenlerde hareket edebilir.
Bir yarıiletken, değerlik bandı ve iletim bandı arasında belirli bir yasaklanmıştır. Bant boşluğu, akımın akması için yarı iletkene ne kadar enerji bildirilmesi gerektiğini açıklar.
Bir dielektrikte, diyagram yarı iletkenleri tanımlayana benzer, ancak fark sadece bant boşluğundadır - burada birçok kez büyüktür. Farklılıklar iç yapıya ve maddeye bağlıdır.
Ana üç malzeme türünü inceledik, örnekler ve özellikler verdik. Temel farkları akım iletme yeteneğidir. Bu nedenle, her biri kendi uygulama alanını buldu: iletkenler elektriği aktarmak için kullanılır, dielektrikler - canlı parçaların yalıtımı için, yarı iletkenler - elektronik için. Sağlanan bilgilerin, elektrik alanındaki iletkenlerin, yarı iletkenlerin ve dielektriklerin yanı sıra aralarındaki farkın ne olduğunu anlamanıza yardımcı olduğunu umuyoruz.
Son olarak, konuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:
Elbette bilmiyorsunuz:
Yükleniyor...
