Cuprins
Există două abordări, bazate pe teoria benzilor, care ne permit să înțelegem fenomenele de conductivitate electrică și termică în materiale solide. Aceste abordări sunt capabile să explice, de exemplu, diferențele uriașe în rezistențele electrice ale acestor materiale. Una dintre ele este teoria lui F. Bloch (1928), care stabilește că electronii de valență dintr-un metal sunt supuși unui potențial neconstant (periodic) și a cărui periodicitate este impusă de structura cristalină. Cealaltă, teoria lui W. Heitler și F. London, ia în considerare efectele asupra nivelurilor de energie ale atomilor izolați, atunci când acești atomi sunt grupați împreună într-un cristal (atomi care interacționează). Un tratament riguros al teoriei benzilor necesită aplicarea mecanicii cuantice, în oricare dintre cele două abordări.
Conductorii sunt materiale care permit trecerea curentului electric, izolatorii împiedică trecerea de energie electrică și de semiconductori sunt cele care se pot comporta ca și conductori sau izolatori.
Tabel comprarativ între conductori, izolatori și semiconductori
| Conductorii | Izolatori | Semiconductori | |
|---|---|---|---|
| Definiție | Materiale care permit deplasarea sarcinilor electrice. | Materiale care împiedică trecerea sarcinilor electrice. | Materiale care pot permite și preveni trecerea energiei electrice. |
| Caracteristici | Conduceți electricitatea dintr-un punct în altul. | Protejați curenții electrici de contactul cu oamenii și alte curenți. | Conduceți electricitatea, numai în condiții specifice și într-un singur sens. |
| Materiale | Aur, argint, cupru, metale, fier, mercur, plumb, printre altele. | Cauciuc, ceramică, plastic, lemn, printre altele. | Siliciul, germaniu, sulf, printre altele. |
Ce sunt conductorii?
Sunt materialele care permit libera circulație a electronilor , așa că sunt folosite pentru a crea circuite electrice.
Potrivit acestui lucru, se poate spune că toate materialele sau elementele care permit curentului sau sarcinilor electrice în mișcare să curgă prin ele sunt cunoscute sub numele de conductori.
Pentru ca electronii să se miște liber prin materiale conductoare, trebuie să fie conectați la o sursă de tensiune .
Conductorii includ metale, soluții saline și acizi.
Unele dintre metalele cele mai utilizate ca conductori sunt cuprul, aurul, argintul, aluminiul și fierul. Dintre acestea, cuprul este cel mai frecvent, deoarece este relativ ieftin și suficient de bun pentru a-și face treaba, la fel ca aluminiul.
Aurul și argintul ar putea fi considerate cele mai bune metale conductoare; cu toate acestea, utilizarea sa nu este foarte obișnuită datorită costului ridicat.
Dacă vă uitați la majoritatea aparatelor electrice, veți vedea că acestea folosesc unul sau mai multe fire solide de cupru pentru a conduce electricitatea. În funcție de puterea electrică, grosimea firelor va crește pentru a nu se supraîncălzi sau arde.
Acești conductori sunt de obicei acoperiți cu un material izolator, cum ar fi PVC (clorură de polivinil).
Exemple de conductori: argint, cupru, aur, oțel, printre altele.
Ce sunt izolatorii?
Sunt materiale care nu permit electronii să circule liber , făcând astfel imposibil fluxul de curent electric.
Izolatorii sunt folosiți pentru a acoperi un element conductor electric, astfel încât acesta poate rezista la trecerea curentului prin elementul pe care îl găzduiește și îl poate menține în mișcare.
În plus, izolatorii protejează acești curenți electrici pentru a evita contactul cu alte părți conductoare, precum și pentru a proteja oamenii de contactul direct cu tensiunile electrice.
Unele materiale izolante în care atomii nu dau sau primesc electroni sunt sticla, ceramica, plasticul, mica, cauciucul, hârtia, lemnul, printre altele.
Oricare dintre aceste materiale și altele cu caracteristici similare oferă rezistență totală la trecerea curentului electric. Acest lucru se datorează faptului că orice electron va fi detectat de către atomi și circulația lor va fi în mod automat împiedicată.
Există, de asemenea , izolatori naturali , cum ar fi aer uscat sau ulei mineral, și izolatori artificiali , cum ar fi Bakelita, clorura de polivinil sau poliesterul.
Exemple de izolatori: cauciuc, lemn, plastic, sticlă, plută și altele.
Vă poate interesa, de asemenea, articolul : Care este diferența dintre Atom și Molecule? Bine explicat
Ce sunt semiconductorii?
Sunt materialele care pot avea proprietăți electrice ale conductorilor sau izolatorilor , în funcție de caracteristicile contextului în care se găsesc.
Câmpul electric sau magnetic, radiația, presiunea și temperatura mediului sunt câțiva dintre factorii care determină comportamentul semiconductoarelor.
Toate materialele care conțin patru electroni la ultimul lor nivel sunt în general semiconductori și sunt utilizate în principal ca elemente în circuitele electronice.
Caracteristica semiconductoarelor este că permit curentului electric să treacă într-o singură direcție și îl împiedică în direcția opusă.
Unele dintre cele mai utilizate semiconductoare sunt siliciu, germaniu și, într-o măsură mai mică, sulf.
Aceste tipuri de materiale în expresia lor cea mai pură nu sunt utilizate în mod normal în viața de zi cu zi. Cu toate acestea, atunci când sunt modificate, acestea pot fi utilizate la fabricarea dispozitivelor electronice utilizate pentru controlul sistemelor și echipamentelor electrice.
Unul dintre cele mai utilizate materiale semiconductoare este cristalul de siliciu . Este folosit pentru fabricarea de diode, tranzistoare, circuite integrate sau microprocesoare utilizate de computere, printre altele.
Exemple de semiconductori: sulf, aluminiu, fosfor, printre altele.
Vă poate interesa, de asemenea, articolul : Acizi și baze
