Elektrikte üç ana malzeme grubu ayırt edilir - bunlar iletkenler, yarı iletkenler ve dielektriklerdir. Temel farkları, akımı iletme yeteneğidir. Bu yazıda, bu tür malzemelerin nasıl farklılaştığına ve elektrik alanında nasıl davrandıklarına bakacağız.
İçerik:
- iletken nedir
- dielektrik nedir
- yarı iletken nedir
- bölge teorisi
iletken nedir
İçinde serbest yük taşıyıcıların bulunduğu bir maddeye iletken denir. Serbest taşıyıcıların hareketine termal denir. Bir iletkenin temel özelliği, direnci (R) veya iletkenliğidir (G) - direncin karşılığı.
G = 1 / R
Basit bir ifadeyle, bir iletken akımı iletir.
Bu maddeler metalleri içerir, ancak metal olmayanlar hakkında konuşursak, örneğin karbon mükemmel bir iletkendir, örneğin bir elektrik motoru fırçasında kayar kontaklarda uygulama bulmuştur. Islak toprak, sudaki tuz ve asit çözeltileri, insan vücudu da akım iletir, ancak elektrik iletkenlikleri genellikle örneğin bakır veya alüminyumdan daha azdır.
Metaller, yapılarındaki çok sayıda serbest yük taşıyıcısı nedeniyle mükemmel iletkenlerdir. Bir elektrik alanının etkisi altında, yükler hareket etmeye başlar ve ayrıca yeniden dağıtılır, elektrostatik indüksiyon olgusu gözlenir.
dielektrik nedir
Dielektrikler, akımı iletmeyen veya iletmeyen, ancak çok zayıf olan maddelerdir. Serbest yük taşıyıcıları yoktur, çünkü atomun parçacıkları arasındaki bağ yeterince güçlüdür. serbest taşıyıcıların oluşumu, bu nedenle, bir elektrik alanının etkisi altında, dielektrikteki akım, doğar.
Gaz, cam, seramik, porselen, bazı reçineler, tektolit, karbolit, damıtılmış su, kuru odun, kauçuk yalıtkandır ve elektrik akımını iletmez. Günlük yaşamda, dielektrikler her yerde bulunur, örneğin elektrikli ev aletleri, elektrik anahtarları, fişler, prizler vb. için kılıflar yapmak için kullanılırlar. Elektrik hatlarında yalıtkanlar dielektriklerden yapılır.
Bununla birlikte, örneğin artan nem seviyesi gibi belirli faktörlerin varlığında elektrik alan gücü daha yüksektir. izin verilen değer vb. - malzemenin dielektrik fonksiyonlarını kaybetmeye başlamasına ve orkestra şefi. Bazen "yalıtkanın bozulması" gibi ifadeler duyabilirsiniz - bu yukarıda açıklanan olgudur.
Kısacası, bir dielektrikin elektrik alanındaki ana özellikleri elektriksel yalıtkanlıktır. Bir kişiyi elektriksel yaralanmalardan ve diğer sorunlardan koruyan akım akışını önleme yeteneğidir. Bir dielektrikin temel özelliği, dielektrik gücüdür - bozulma voltajına eşit bir değer.
yarı iletken nedir
Bir yarı iletken elektrik akımı iletir, ancak metaller gibi değil, ancak belirli koşullar altında - maddeye gerekli miktarlarda enerji iletişimi. Bunun nedeni, serbest yük taşıyıcılarının (delikler ve elektronlar) çok az olması veya hiç olmamasıdır, ancak belirli bir miktarda enerji uygularsanız, görünürler. Enerji çeşitli biçimlerde olabilir - elektriksel, termal. Ayrıca, bir yarı iletkendeki serbest delikler ve elektronlar, örneğin UV spektrumunda radyasyonun etkisi altında ortaya çıkabilir.
Yarı iletkenler nerelerde kullanılır? Transistörler, tristörler, diyotlar, mikro devreler, LED'ler ve daha fazlasını yapmak için kullanılırlar. Bu tür malzemeler arasında silikon, germanyum, örneğin galyum arsenit, selenyum, arsenik gibi farklı malzemelerin karışımları bulunur.
Bir yarı iletkenin neden elektrik akımını ilettiğini, ancak metaller gibi olmadığını anlamak için, bu malzemeleri bant teorisi açısından ele almalısınız.
bölge teorisi
Bant teorisi, belirli enerji katmanlarına göre serbest yük taşıyıcılarının varlığını veya yokluğunu tanımlar. Enerji seviyesi veya katmanı, elektronların enerji miktarı (atomların çekirdeği, moleküller - basit parçacıklar) olarak adlandırılır, Elektron volt (EV) cinsinden ölçülürler.
Aşağıdaki resim, enerji seviyeleriyle birlikte üç tür malzemeyi göstermektedir:
Bir iletkende, değerlik bandından iletim bandına kadar olan enerji seviyelerinin kırılmaz bir diyagramda birleştirildiğini unutmayın. İletim bandı ve değerlik bandı örtüşür, buna örtüşme bandı denir. Bir elektrik alanının (voltajın), sıcaklığın ve diğer faktörlerin varlığına bağlı olarak elektron sayısı değişebilir. Yukarıdakiler sayesinde elektronlar, minimum miktarda enerji verilse bile iletkenlerde hareket edebilir.
Bir yarı iletken, değerlik bandı ile iletim bandı arasında belirli bir yasak değere sahiptir. Bant aralığı, akımın akması için yarı iletkene ne kadar enerji verilmesi gerektiğini tanımlar.
Bir dielektrik için diyagram, yarı iletkenleri tanımlayana benzer, ancak fark sadece bant aralığındadır - burada birçok kez büyüktür. Farklılıklar iç yapı ve maddeden kaynaklanmaktadır.
Ana üç tür malzemeye baktık ve örnekler ve özellikler verdik. Temel farkları, akımı iletme yeteneğidir. Bu nedenle, her biri kendi uygulama alanını bulmuştur: iletkenler elektriği iletmek için, dielektrikler - canlı parçaları yalıtmak için, yarı iletkenler - elektronik için kullanılır. Sağlanan bilgilerin, bir elektrik alanında hangi iletkenlerin, yarı iletkenlerin ve dielektriklerin olduğunu ve bunların arasındaki farkın ne olduğunu anlamanıza yardımcı olduğunu umuyoruz.
Son olarak, konuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:
Muhtemelen bilmiyorsunuz:
- Uzun mesafelerde güç kaybının nedenleri
- İletkenin direncinin sıcaklığa bağımlılığı
- dielektrik kaybı nedir
- elektrik yükü nedir
