Kuljettajat, eristimet ja puolijohteet

Se kuljettajat, eristimet ja puolijohteet Ne ovat tyyppejä materiaaleja, joilla on erilainen käyttäytyminen sähkön edessä. Kuljettajat tarjoavat tilat sähkövirtavirtalle, kun taas eristimet estävät sitä.

Tämän kriteerin mukaan aineet ja yhdisteet on jaettu kolmeen pääluokkaan:

• Kuljettajat
• Eristävä
• Puolijohteet

Johtavat materiaalit, kuten nimestä voi päätellä. Toisaalta eristimet eivät suorita sähköä hyvin, kun taas puolijohteet käyttäytyvät kuljettajina tai eristiminä tietyissä olosuhteissa olosuhteissa.

Materiaalien välinen ero on erittäin tärkeä sähkössä, kun valitaan sopivin tietylle toiminnolle. Esimerkiksi sähkön johtamiseen tarkoitetut johdot vaativat hyviä kuljettajia, mutta niiden pinnoitteen on oltava eristävää materiaalia, jotta ne voivat turvallisesti manipuloida.

Puolijohteiden suhteen ne ovat välttämättömiä elektronisten komponenttien valmistuksessa, niin tärkeitä nykyaikaiselle tekniikalle.

Se, että materiaali reagoi sähköön tietyllä tavalla, riippuu siitä, kuinka tiukasti atomi sen uloimpiin elektroneihin, jotka ovat helpointa mobilisoida, koska ne ovat kauempana ytimestä ja muista elektroneista ja muista elektroneista Suojaa se tähän.

Kun ydin houkuttelee sähköstaattisesti, tiukasti kaikkiin elektroneihinsa, materiaali käyttäytyy eristimenä, mutta jos uloimmassa kerroksessa on yksi tai useampi heikosti kohde elektronia, aine on kapellimestari.

Lämpötilalla voi myös olla suuri vaikutus, koska lämpötiloissa lähellä absoluuttista nollaa, joistakin metalleista tulee suprajohteita, koska niiden johtavuus kasvaa äärettömästi. Korkeammilla lämpötila -alueilla joistakin ei -metallisista yhdisteistä tulee myös suprajohteita.

	Kuljettajat	Eristävä	Puolijohteet
Sähkömaksut	Helpottaa sähkömaksujen kuljetusta sisällä.	He estävät sähkömaksujen kulkua.	Tietyissä olosuhteissa nykyinen läpäisy tietyssä mielessä.
Elektronit	1-3 ilmaista elektronia sen uloimmassa kerroksessa.	Välillä 5 - 9 elektronia sen ulkokerroksessa.	4 elektronia sen ulkokerroksessa.
Metallinen merkki	Useimmat ovat metalleja.	Metallit.	Puhtaat puolijohteet, kuten Germanio ja pii.
Linkit	Ne muodostavat metallilinkkejä.	Ionien linkit.	Kovalenttisidos.
Johtavuus	Korkea.	Matala tai melkein nolla.	Välituote, mutta sitä voidaan muuttaa lisäämällä epäpuhtauksia.
Osavaltio	Enimmäkseen kiinteä, lukuun ottamatta suolaliuosliuoksia, merivettä, elohopeaa ja ionisoituja kaasuja.	Kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen.	Aina kiinteä, paitsi amorfinen silikoni ja jotkut nesteet.
Sovellukset	Sähköpiirit, sähkömagneettisten kenttien luominen.	Ne suojaavat sähköiskujen välttämistä, kasvattavat kapasitanssia, kun kondensaattorin levyjen välillä.	Ne toimivat kuljettajina tai ei -vyötäjinä. Diodien ja transistorien kehittäminen.
Esimerkit	Kupari, hopea, kulta, grafiitti.	Puu, muovi, kiille.	Pii, saksalainen.

Johtava materiaali

Määritelmä

Nämä ovat materiaaleja, joilla sähkövirta virtaa helpommin, koska ne ovat yhden tai kolmen ilmaisen elektronin välillä uloimmassa elektronisessa kerroksessa, helppo mobilisoida pienellä energialla.

Voi palvella sinua: synteettiset materiaalit

Ominaisuudet

Sähköjohtimien pääominaisuudet ovat:

• Heillä on 1–3 vapaata elektronia, jotka ovat heikosti alttiita atomiykkeille, voivat siirtyä atomista toiseen suhteellisen helposti, sähkövirran luomiseksi.
• Myös hyvät sähköjohtimet johtavat myös lämpökaivoa.
• Ne ovat melkein aina metalleja, kuten kuparia ja alumiinia. Grafiitti ja jotkut hapot, hydroksidit ja suolaliuos liuokset ovat myös poikkeuksellisen hyviä ohjaimia.
• Johtavien metallien kiilto on erityinen.
• Ne ovat enimmäkseen kiinteitä, paitsi elohopeaa ja merivettä, jotka ovat nesteitä. Ionisoivan kaasujen kaltaisista kaasuista voi tulla sähköjohtimia.
• Sähkönjohtavuus on suuruus, joka kvantifioi kuinka hyvä kuljettaja on materiaali, korkea johtavuus on tyypillistä hyville kuljettajille. Grafeeni on tunnetuin johtavuusmateriaali, joka tunnetaan.

Lisäksi seuraavat ominaisuudet ovat toivottavia: vastus korkeisiin lämpötiloihin, ulottuvuuteen ja muokattavuuteen, jotta saadaan asianmukainen muoto johtavalle elementille, sen annettavan käytön mukaan. Lämpötilankestävyys on tärkeä, koska aina kun virta kiertää kuljettajan läpi, lämmö irrotetaan joulefektillä.

Funktiot

Kuljettajia käytetään pääasiassa sähkövirran suorittamiseen ja energian säilyttämiseen. Nämä ovat sen päätehtäviä:

-Kuljeta sähkövirta, kun ne ovat osa energiakaapeleita, jotka ruokkivat erilaisia ​​koteja, toimialoja ja laitteita. Painetut piirit sisältävät myös ohut kuparipolut elektronisten elementtien kytkemiseksi.

-Tarjoa polku ei -toivottuihin sähköpäästöihin, kuten salaman sauvojen tapauksessa.

-Valmistuskondensaattorit ja kelat, jotka varastoivat sähkömagneettista energiaa.

Voi palvella sinua: tutkimustoiminta

-Tuottaa sähkömagneettisia kenttiä hyödyntämään sähkömagneettista induktiota, kuten muuntajien kanssa.

-Virtavirtauksen keskeyttäminen tarvittaessa esimerkiksi ylikuormituksen tapauksessa, jolle kuljettajia, joilla on alhainen sulamispiste. Hopeaseokset ovat sopivia elementtien, kuten sulakkeiden, valmistukseen.

-Tehdä hitsausmateriaaleja.

Esimerkit

Sähköjohtimet luokitellaan seuraavasti:

• Metallit
• Ei metalleja

Suurin osa on metalleja, joista on:

-Kupari

-Alumiini

-Kulta

-Hopea

-Merivettä (ei metallia)

-Rauta

-Grafiitti ja grafeeni (ei -metallit)

-Tina

-Wolframio

-Pronssi (kupari ja tina -seos)

-Messinki (kupari ja sinkkiseos)

-Alumiinipäällysteinen teräs.

Eristävä materiaali

Määritelmä

Ovat materiaaleja, joiden kautta sähkövirta ei virtaa helposti. Yleensä ne eivät suorita lämpöä hyvin, vaikka on olemassa poikkeuksia, kuten timantti, joka on erinomainen lämpöjohdin, mutta ei sähköä (paitsi silloin, kun se kärsii muodonmuutoksista hyvin pienessä mittakaavassa: Nanomittakaavassa, viimeaikaisten tutkimusten mukaan äskettäiset tutkimukset mukaan -A.

Ominaisuudet

Eristeiden pääominaisuudet ovat:

-Heiltä puuttuu ilmaisia ​​elektroneja.

-Heillä on uloimmassa kerroksessa 5-8 elektronia.

-Heillä on erittäin pieni johtavuus.

-Jotkut eristimet sallivat sähkö dipolien muodostumisen sisälle, kun ne ovat sähkökentän vaikutuksen alla. Nämä eristimet tunnetaan dielektrisinä.

-Ne koostuvat ei -metallisista aineista, jotka voivat olla orgaanisia tai epäorgaanisia. Esimerkiksi silkki, silkkimatosta johdettu tekstiilimateriaali, on erinomainen eriste.

On myös erittäin toivottavaa, että hyvällä eristimellä on:

• Lämpötilankestävyys ilman muodonmuutosta tai halkeilua
• Stabiilisuus ennen auringonvaloa, erilaisia ​​kemikaaleja, happea ja muita aineita
• Mekaaninen resistanssi muodonmuutoksille.

Voi palvella sinua: Onko maito homogeeninen tai heterogeeninen seos?

Funktiot

-Päällyste kapellikaapelit tappioiden välttämiseksi ja käyttäjien suojaamiseksi.

-Ohjaa sähkövirta estäen sen kiertämästä tietyillä poluilla.

-Erilliset kuljettajat toisistaan ​​tai estävät kosketusta muiden metalliosien kanssa, jotta vältetään laitteen ja sitä manipuloivien vaurioiden välttämiseksi.

-Lisää kapasitanssia laitteissa, jotka varastoivat sähköä, nimeltään kondensaattorit.

Esimerkit

Eristysmateriaaleja on laaja valikoima:

-Muovi

-Kiille

-Puu

-Korkki

-Paperi

-Selluloosa

-Öljy

-Kuidut, kuten silkki ja puuvilla

-Kumi (luonnollinen ja synteettinen)

-Kvartsi

-Lasi, pyrex ja posliini

-Asbesti

-Marmori

-Hartsit

-Polystyreeni

-Ilma (huoneenlämpötilassa)

Puolijohdemateriaalit

Määritelmä

Puolijohteet käyttäytyvät kuljettajina tai eristiminä tietyistä lämpötila -olosuhteista riippuen, altistuminen sähkömagneettisille kentille, paineelle ja muille tekijöille.

Ominaisuudet

Puolijohteiden merkittävimmät ovat:

-4 elektronin olemassaolo viimeisessä kerroksessa.

-Kuljettajien ja eristeiden välinen johtavuus.

-Ammattiliitot atomien välillä kovalenttisia linkkejä.

-Lisääntynyt sähköjohto lämpötilan kanssa, toisin kuin metallissa tapahtuu, jonka johtavuus laskee lämpötilan myötä, lämmön levottomuuden vuoksi.

Funktiot

-Ne ovat välttämättömiä elektronisten komponenttien, kuten diodien ja transistorien, sirujen ja mikroprosessorien pohjan valmistuksessa.

-Niitä käytetään myös erityyppisten anturien valmistamiseen.

Esimerkit

Pi

-Happi

-Kadmium

-Rikki

-Seleeni

-Gallium Arseniuro

-Ottelu

-Intialaiset yhdisteet (sulfidi, arseniuro, antimonurio ja fosfuro)