Wat is een geleider, halfgeleider en isolator volgens bandentheorie

Stroom kan worden onderverdeeld in drie groepen materialen: geleiders, halfgeleiders en diëlektrica. Het belangrijkste verschil is dat ze verschillende geleiding van elektrische stroom. In dit artikel laten we praten over het verschil van dergelijke materialen en hun gedrag in een elektrisch veld.

Wat is de dirigent

Dus, dit dirigent - materiaal (materiaal, milieu), perfect uitvoeren van elektrische stroom. Stof in zogenaamde vrije geladen deeltjes (elektronen of ionen) kunnen vrij bewegen door het volume van de stof, wanneer een elektrische spanning, een stroom geleidbaarheid.

Het belangrijkste kenmerk van de geleider zijn "verzet" (R), Gemeten in ohm of return waarde genaamd "geleiding", wordt gegeven door:

G = 1 / R

En deze waarde wordt gemeten Siemens.

Conducteurs geldt: de meeste metalen, koolstof (grafiet of koolstof), verschillende oplossingen van zouten en zuren.

Geleiders waarin ladingoverdracht wordt hoofdzakelijk uitgevoerd door de beweging van elektronen (elektronenemissie), genaamd geleiders van de eerste soort. Indien uitgevoerd als gevolg van ionen (elektrolyten) belast bewegende geleiders, zijn de geleiders tweede orde genaamd.

De meest gebruikte metalen, omdat zij de beste geleiding en derhalve een lagere weerstand tegen elektrische stroom.

Zo worden alle stroomtoevoerdraad draden (koorden) het uit metalen die geleiders.

Wat is een isolator

Diëlektrica die stoffen die grote bestendigheid en een elektrische stroom wordt hetzij in zijn kleine hoeveelheden uitgevoerd.

Dit komt door het feit dat deze materialen zeer weinig vrije ladingsdragers wordt door de relatief sterke atomaire bindingen. Wanneer derhalve een elektrische stroom veld in het diëlektricum gewoon niet beschikbaar.

K diëlektrische materialen omvatten materialen zoals glas, porselein, keramiek, PCB, Carbolite, gedestilleerd water (geen zout verontreinigingen), gepoederd hout, rubber, etc.

Diëlektrica ook zeer veel gebruikt in het dagelijks leven. Draadisolatie, elektrische behuizing van diëlektrische materialen.

Maar als je aan bepaalde voorwaarden te creëren, bijvoorbeeld, sterk verhogen de operationele spanning, de isolator kan een geleider worden. Zeker heb je deze uitdrukking gehoord, "doorslag van de isolatie."

Het belangrijkste kenmerk van elke elektrische sterkte van het diëlektricum wordt beschouwd (deze waarde gelijk aan de doorslagspanning).

Wat is een halfgeleider

Zoals ook uit de titel te zien halfgeleiders nemen een tussenpositie tussen de geleiders en diëlektrica. Halfgeleiders in de begintoestand de elektrische stroom niet geslaagd, maar bij aanbrenging op een halfgeleidermateriaal van energie, wordt de halfgeleider omgezet in een diëlektrische geleider fungeert.

Dergelijke elementen worden gebruikt in de elektronica, waarvan produceren transistoren, thyristoren, diodes, LED's en dergelijke. D.

Differentiatie van stoffen op de geleiders, halfgeleiders en isolatoren uitgelegd aan de hand Bandentheorie vaste stof. Het wordt zeker niet door iedereen eenvoudig geaccepteerd, maar haar te leren kennen zeer wenselijk.

Bandentheorie vaste stof

Aldus kan het verschil tussen de diëlektrica, geleiders en halfgeleiders te verklaren door de bandentheorie. Het gaat als volgt:

Zoals bekend uit het Bohr model van het atoom, elektronen per atoom gelegd op bepaalde banen

In het kristalrooster van de elektronenbaan Solid onvermijdelijke verandering onder invloed van naburige atomen en elektronen. En om deze reden is er een verschuiving van de energieniveaus van elektronen retentie.

Met banen dicht bij de kern van het atoom, kunnen elektronen bewegen naar een ander niveau in theorie, maar nu met externe banen die in vaste wazig in subniveaus, kan de overdracht van elektronen tussen eerder gemakkelijk.

En wanneer een elektrische potentiaal van de elektronen, die willekeurig hop op de buitenste banen aangrenzende atomen verwerven één bewegingsvector en we zien de elektrische stroom.

Daarom is de onderste laag waar de elektronen vrij verschuifbaar, genaamd de geleidingsband.

Valentieband wordt het gebied met toegestane energieën genoemd en is onder de geleidingsband.

Om verplaatste elektron van de valentieband naar de geleidingsband, moet de zogenaamde bandgap steken.

Numeriek wordt uitgedrukt in elektron-volts. Halfgeleider energieniveaus, geleiders en diëlektrica kan schematisch als volgt worden weergegeven:

Zoals uit de figuur boven de geleider de verboden band, d.w.z. de valentieband en de geleidingsband een gebied van overlap. Dit betekent dat in een dergelijk materiaal, zelfs met weinig vermogen wordt aangelegd, elektronen beginnen te bewegen in het lichaam van de geleider.

Op niveaus tussen de halfgeleiderbandafstand aanwezig. De breedte geeft aan welke energie moet worden toegepast op de halfgeleider, elektronen begon zijn beweging, dat wil zeggen de huidige begon te stromen.

En diëlektrische verboden gebied zo groot dat de overdracht van elektronen van de valentieband naar de lopende gebied nagenoeg uitgesloten. Aangezien veel energie nodig heeft om deze barrière, die de vernietiging van de diëlektrische zou leiden ondervangen.

conclusie

Dat is alles wat ik wilde je vertellen over diëlektrica, geleiders en halfgeleiders. Als je artikel was interessant en nuttig is, zult u het op prijs stellen. En dank u voor uw aandacht!