Dalam listrik, tiga kelompok bahan utama dibedakan - ini adalah konduktor, semikonduktor, dan dielektrik. Perbedaan utama mereka adalah kemampuan untuk menghantarkan arus. Pada artikel ini, kita akan melihat bagaimana jenis bahan ini berbeda dan bagaimana mereka berperilaku dalam medan listrik.
Isi:
- Apa itu konduktor?
- Apa itu dielektrik?
- Apa itu semikonduktor?
- Teori zona
Apa itu konduktor?
Suatu zat yang di dalamnya terdapat pembawa muatan bebas disebut konduktor. Gerak pembawa bebas disebut termal. Karakteristik utama konduktor adalah resistansi (R) atau konduktivitas (G) - kebalikan dari resistansi.
G = 1 / R
Secara sederhana, konduktor menghantarkan arus.
Zat-zat ini termasuk logam, tetapi jika kita berbicara tentang non-logam, maka, misalnya, karbon adalah konduktor yang sangat baik, telah menemukan aplikasi dalam kontak geser, misalnya, pada sikat motor listrik. Tanah basah, larutan garam dan asam dalam air, tubuh manusia juga menghantarkan arus, tetapi konduktivitas listriknya seringkali kurang dari tembaga atau aluminium, misalnya.
Logam adalah konduktor yang sangat baik karena banyaknya pembawa muatan gratis dalam strukturnya. Di bawah pengaruh medan listrik, muatan mulai bergerak, dan juga mendistribusikan kembali, fenomena induksi elektrostatik diamati.
Apa itu dielektrik?
Dielektrik adalah zat yang tidak menghantarkan arus, atau menghantarkan, tetapi sangat buruk. Mereka tidak memiliki pembawa muatan bebas, karena ikatan antara partikel atom cukup kuat untuk pembentukan pembawa bebas, oleh karena itu, di bawah pengaruh medan listrik, arus dalam dielektrik tidak muncul.
Gas, kaca, keramik, porselen, beberapa resin, textolite, carbolite, air suling, kayu kering, karet adalah dielektrik dan tidak menghantarkan arus listrik. Dalam kehidupan sehari-hari, dielektrik ada di mana-mana, misalnya digunakan untuk membuat wadah untuk peralatan listrik, sakelar listrik, wadah untuk colokan, soket, dan sebagainya. Pada saluran listrik, isolator terbuat dari bahan dielektrik.
Namun, dengan adanya faktor-faktor tertentu, misalnya, peningkatan tingkat kelembaban, kekuatan medan listrik lebih tinggi nilai yang diizinkan dan sebagainya - mengarah pada fakta bahwa material mulai kehilangan fungsi dielektriknya dan menjadi konduktor. Terkadang Anda dapat mendengar frasa seperti "kerusakan isolator" - ini adalah fenomena yang dijelaskan di atas.
Singkatnya, sifat utama dielektrik di bidang kelistrikan adalah isolasi listrik. Ini adalah kemampuan untuk mencegah aliran arus yang melindungi seseorang dari cedera listrik dan masalah lainnya. Karakteristik utama dielektrik adalah kekuatan dielektriknya - nilai yang sama dengan tegangan tembusnya.
Apa itu semikonduktor?
Semikonduktor menghantarkan arus listrik, tetapi tidak seperti logam, tetapi dalam kondisi tertentu - komunikasi energi ke zat dalam jumlah yang diperlukan. Ini disebabkan oleh fakta bahwa ada terlalu sedikit atau tidak ada pembawa muatan bebas (lubang dan elektron), tetapi jika Anda menerapkan sejumlah energi, mereka akan muncul. Energi dapat dari berbagai bentuk - listrik, termal. Juga, lubang dan elektron bebas dalam semikonduktor dapat muncul di bawah pengaruh radiasi, misalnya, dalam spektrum UV.
Di mana semikonduktor digunakan? Mereka digunakan untuk membuat transistor, thyristor, dioda, sirkuit mikro, LED, dan banyak lagi. Bahan-bahan ini termasuk silikon, germanium, campuran bahan yang berbeda, misalnya galium arsenida, selenium, arsenik.
Untuk memahami mengapa semikonduktor menghantarkan arus listrik, tetapi tidak seperti logam, Anda perlu mempertimbangkan bahan-bahan ini dari sudut pandang teori pita.
Teori zona
Teori pita menggambarkan ada atau tidak adanya pembawa muatan bebas relatif terhadap lapisan energi tertentu. Tingkat energi atau lapisan disebut jumlah energi elektron (inti atom, molekul - partikel sederhana), mereka diukur dalam elektron volt (EV).
Gambar di bawah ini menunjukkan tiga jenis bahan dengan tingkat energinya:
Perhatikan bahwa dalam konduktor, tingkat energi dari pita valensi ke pita konduksi digabungkan menjadi diagram yang tidak dapat dipecahkan. Pita konduksi dan pita valensi tumpang tindih, ini disebut pita tumpang tindih. Tergantung pada keberadaan medan listrik (tegangan), suhu, dan faktor lainnya, jumlah elektron dapat berubah. Berkat hal di atas, elektron dapat bergerak dalam konduktor, bahkan jika mereka diberi sejumlah energi minimal.
Dalam semikonduktor antara pita valensi dan pita konduksi, ada yang terlarang. Celah pita menggambarkan berapa banyak energi yang perlu diberikan ke semikonduktor agar arus mengalir.
Untuk dielektrik, diagramnya mirip dengan diagram yang menggambarkan semikonduktor, tetapi perbedaannya hanya pada celah pita - di sini berkali-kali lipat. Perbedaan tersebut disebabkan oleh struktur internal dan substansi.
Kami melihat tiga jenis bahan utama dan memberikan contoh dan fitur. Perbedaan utama mereka adalah kemampuan untuk menghantarkan arus. Oleh karena itu, masing-masing dari mereka telah menemukan bidang aplikasinya sendiri: konduktor digunakan untuk mentransmisikan listrik, dielektrik - untuk mengisolasi bagian aktif, semikonduktor - untuk elektronik. Kami berharap informasi yang diberikan telah membantu Anda memahami apa itu konduktor, semikonduktor, dan dielektrik dalam medan listrik, serta apa perbedaan di antara keduanya.
Terakhir, kami sarankan untuk menonton video yang bermanfaat tentang topik ini:
Anda mungkin tidak tahu:
- Penyebab hilangnya daya dalam jarak jauh
- Ketergantungan resistansi konduktor pada suhu
- Apa itu kerugian dielektrik
- Apa itu muatan listrik?
