Kacper's Wiki

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
====== 20. Izolatory, półprzewodniki, przewodniki i nadprzewodniki ======

==== Wprowadzenie ====

Materiały można podzielić na cztery główne grupy ze względu na ich właściwości przewodzenia prądu elektrycznego:

  * izolatory,
  * półprzewodniki,
  * przewodniki,
  * nadprzewodniki.

Każda z tych grup charakteryzuje się innym mechanizmem przewodzenia oraz inną wartością oporu elektrycznego.

==== Izolatory ====

  * Materiały o bardzo wysokim oporze elektrycznym.
  * Prąd elektryczny płynie przez nie w bardzo ograniczonym stopniu lub wcale.
  * Przykłady: szkło, guma, plastik, ceramika, sucha drewno.
  * Mechanizm: brak swobodnych nośników ładunku (elektronów lub jonów).
  * Zastosowanie: izolacja przewodów, elementy zabezpieczające przed porażeniem.

==== Półprzewodniki ====

  * Materiały o oporze pośrednim między przewodnikami a izolatorami.
  * Przewodnictwo zależy od warunków zewnętrznych (temperatura, domieszki, światło).
  * Przykłady: krzem (Si), german (Ge), arsenek galu (GaAs).
  * Mechanizm: przewodnictwo dzięki elektronowym nośnikom i dziurom, liczba nośników może być sterowana.
  * Zastosowanie: elementy elektroniczne – diody, tranzystory, czujniki.

==== Przewodniki ====

  * Materiały o niskim oporze elektrycznym.
  * Prąd płynie przez nie łatwo dzięki swobodnym elektronom przewodnictwa.
  * Przykłady: miedź, srebro, aluminium, złoto.
  * Mechanizm: swobodne elektrony w strukturze metalu.
  * Zastosowanie: przewody, kable, styki elektryczne.

==== Nadprzewodniki ====

  * Materiały, które w bardzo niskich temperaturach (bliskich 0 K) tracą całkowicie opór elektryczny.
  * Prąd płynie bez strat energii.
  * Przykłady: rtęć (w temp. <4,2 K), ołów, niektóre związki ceramiczne (HTS – wysokotemperaturowe nadprzewodniki).
  * Mechanizm: parowanie elektronów (pary Coopera), brak rozpraszania.
  * Zastosowanie: magnesy w medycynie (MRI), szybkie linie przesyłowe, elementy elektroniczne.

==== Porównanie właściwości ====

^ Właściwość           ^ Izolator           ^ Półprzewodnik     ^ Przewodnik         ^ Nadprzewodnik ^
| Opór elektryczny     | bardzo wysoki      | średni            | bardzo niski        | praktycznie zerowy |
| Nośniki ładunku      | brak swobodnych    | elektron + dziura  | swobodne elektrony  | pary Coopera       |
| Zależność od temp.   | maleje nieznacznie | silna              | rośnie             | zerowy opór poniżej Tc |
| Typowe materiały     | szkło, plastik     | krzem, german      | miedź, srebro       | rtęć, ołów, YBCO   |

==== Podsumowanie ====

  * Izolatory blokują przepływ prądu.
  * Półprzewodniki przewodzą warunkowo, podstawą elektroniki.
  * Przewodniki umożliwiają swobodny przepływ prądu.
  * Nadprzewodniki pozwalają na przepływ prądu bez strat w odpowiednich warunkach.
Kacper's Wiki

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Narzędzia strony
