Wiadomo, że w substancji umieszczonej w polu elektrycznym pod wpływem sił danego pola ruch wolnych elektronów lub jonów powstaje w kierunku sił pola. Innymi słowy, prąd występuje w substancji.
Właściwość określająca zdolność substancji do przewodzenia prądu elektrycznego nazywana jest „przewodnością elektryczną”. Przewodnictwo elektryczne zależy bezpośrednio od stężenia naładowanych cząstek: im wyższe stężenie, tym wyższa przewodność.
Zgodnie z tą właściwością wszystkie substancje są podzielone na 3 typy:
- Dyrygenci.
- Dielektryki.
- Półprzewodniki.
Opis przewodów
Dyrygenci posiadają najwyższa przewodność elektryczna wszystkich rodzajów substancji. Wszystkie przewodniki są podzielone na dwie duże podgrupy:
- Metale (miedź, aluminium, srebro) i ich stopy.
- Elektrolity (wodny roztwór soli, kwas).
W substancjach z pierwszej podgrupy tylko elektrony mogą się poruszać, ponieważ ich połączenie z jądrami atomów jest słabe, a zatem są one po prostu odłączone od nich. Ponieważ występowanie prądu w metalach jest związane z ruchem wolnych elektronów, rodzaj przewodnictwa elektrycznego w nich nazywa się elektronicznym.
Połączenie równoległe przewodnika
Z przewodów pierwszej podgrupy są one stosowane w uzwojeniach maszyn elektrycznych, linii energetycznych, drutów. Należy zauważyć, że na przewodnictwo metali ma wpływ ich czystość i brak zanieczyszczeń.
Prąd elektryczny
W substancjach z drugiej podgrupy pod wpływem roztworu cząsteczka rozkłada się na jon dodatni i ujemny. Jony poruszają się w wyniku ekspozycji na pole elektryczne. Następnie, gdy prąd przepływa przez elektrolit, jony osadzają się na elektrodzie, która jest obniżana do tego elektrolitu. Proces uwalniania substancji z elektrolitu pod wpływem prądu elektrycznego nazywa się elektrolizą. Proces elektrolizy jest zwykle stosowany, na przykład, gdy metal nieżelazny jest ekstrahowany z roztworu jego związku lub gdy metal jest pokryty warstwą ochronną z innych metali.
Opis dielektryków
Dielektryki są również powszechnie nazywane substancjami izolującymi..
Wszystkie elektryczne substancje izolacyjne mają następującą klasyfikację:
- W zależności od stanu skupienia dielektryki mogą być płynne, stałe i gazowe..
- W zależności od metod produkcji - naturalnych i syntetycznych.
- W zależności od składu chemicznego - organiczny i nieorganiczny.
- W zależności od struktury cząsteczek neutralne i polarne.
Należą do nich gaz (powietrze, azot, gaz), olej mineralny, wszelkie materiały gumowe i ceramiczne. Substancje te charakteryzują się zdolnością polaryzacja w polu elektrycznym. Polaryzacja to formowanie się na powierzchni substancji ładunków o różnych znakach.
Przykład dielektryczny
Dielektryki zawierają niewielką ilość wolnych elektronów, podczas gdy elektrony mają silne wiązanie z jądrami atomów i tylko w rzadkich przypadkach są od nich odłączone. Oznacza to, że substancje te nie mają zdolności przewodzenia prądu..
Ta właściwość jest bardzo przydatna w produkcji narzędzi używanych do ochrony przed prądem elektrycznym: rękawic dielektrycznych, dywanów, butów, izolatorów do urządzeń elektrycznych itp..
O półprzewodnikach
Półprzewodnik działa jak pośredni między przewodnikiem a dielektrykiem. Najważniejszymi przedstawicielami tego rodzaju substancji są krzem, german, selen. Ponadto elementy czwartej grupy układu okresowego Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa są powszechnie nazywane tymi substancjami..
Półprzewodniki: krzem, german, selen
Półprzewodniki oprócz przewodnictwa elektronicznego mają dodatkową przewodność „dziurkową”. Ten rodzaj przewodnictwa zależy od wielu czynników środowiskowych, w tym światła, temperatury, pól elektrycznych i magnetycznych..
Substancje te mają słabe wiązania kowalencyjne. Pod wpływem jednego z czynników zewnętrznych wiązanie ulega zniszczeniu, po czym następuje tworzenie wolnych elektronów. W tym przypadku, gdy elektron się odrywa, w kompozycji wiązania kowalencyjnego pozostaje wolna „dziura”. Wolne „dziury” przyciągają sąsiednie elektrony, dlatego działanie to można wykonać w nieskończoność.
Możliwe jest zwiększenie przewodności substancji półprzewodnikowych poprzez wprowadzenie do nich różnych zanieczyszczeń. Ta technika jest szeroko rozpowszechniona w elektronice przemysłowej: w diodach, tranzystorach, tyrystorach. Rozważmy bardziej szczegółowo główne różnice między przewodnikami i półprzewodnikami.
Jaka jest różnica między przewodnikiem a półprzewodnikiem?
Główną różnicą między przewodnikiem a półprzewodnikiem jest zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Przewodnik ma rząd wielkości wyższy.
Gdy temperatura wzrasta, przewodnictwo półprzewodników również wzrasta; przewodność maleje wraz ze wzrostem.
W czystych przewodnikach, w normalnych warunkach, znacznie więcej elektronów jest uwalnianych podczas przepływu prądu niż w półprzewodnikach. W takim przypadku dodanie zanieczyszczeń zmniejsza przewodność przewodników, ale zwiększa przewodnictwo półprzewodników.
