Реферат
з дисципліни"Електротехніка"
на тему: "Провідники,напівпровідники і діелектрики "
Курчатов 2008
Зміст
Введення
1.Провідниковіматеріали
1.1.Загальні відомості
1.2.Мідь
1.3.Латуні
1.4.Провідникові бронзи
1.5.Алюміній
2.Напівпровідники.Напівпровідникові прилади
2.1. Загальні відомості
2.2. Напівпровідникові діоди
2.3. Тиристори
3.Електроізоляційніматеріали
3.1. Основні визначення ікласифікація діелектриків
3.2. Характеристикиелектроізоляційних матеріалів
Висновок
Список літератури
Введення
В залежності відхарактеру дії на тіла електричного поля їх можна розділити напровідники, діелектрики і напівпровідники. Властивості тіл і поведінку їх велектричному полі визначаються будовою і розташуванням атомів в тілах. Всклад атомів входять електрично заряджені частинки: позитивні - протони,негативні - електрони. У нормальному стані атом електрично нейтральний,так як число протонів, що входять до складу ядра атома, дорівнює числу електронів,що обертаються навколо ядра і утворять В«електронні оболонкиВ» атома. Електронизовнішньої валентної оболонки визначають електропровідність речовини.Енергетичні рівні зовнішніх валентних електронів утворюють валентну, абозаповнену зону. У цій зоні електрони перебувають у стійкому пов'язаномустані. Щоб звільнити небудь електрон цієї зони, необхідно затратитидеяку енергію. Отже, електрони, що знаходяться у вільному стані,займають більш високі енергетичні рівні. Зона більш високих енергетичнихрівнів, розташована вище валентної зони і відокремлена від неї забороненоїзоною, об'єднує незаповнені, або вільні, енергетичні рівні іназивається зоною провідності або зоною збудження. Щоб електрон перенести звалентної зони в зону провідності, необхідно йому повідомити ззовні енергію.Ширина забороненої зони, яку повинен подолати електрон, щоб перейти зстійкого стану у вільний стан (в зону провідності), єодним з головних критеріїв поділу тел на провідники, напівпровідники ідіелектрики.
1. Провідниковіматеріали
1.1. Загальнівідомості
В якостіпровідників електричного струму можуть бути використані як тверді тіла, так ірідини, а при відповідних умовах і гази. До провідникові матеріалами велектротехніці відносяться метали, їх сплави, контактні металокерамічнікомпозиції та електротехнічний вугілля. Найважливішими практично застосовуваними велектротехніці твердими провідниковими матеріалами є метали і їх сплави,характеризуються електронною провідністю; основний параметр для них -питомий електричний опір у функції температури.
Діапазонпитомих опорів металевих провідників вельми вузький і становить від0,016 мкОм0мдля срібла до 1,6 мкОм0м для жаростійких железохромоалюмініевих сплавів.Електричний опір графіту зі збільшенням температури проходить черезмінімум з подальшим поступовим підвищенням.
За родомзастосування провідникові матеріали поділяються на групи:
провідникиз високою провідністю - метали для проводів ліній електропередачі та для виготовлення кабелів,обмотувальних та монтажних проводів для обмоток трансформаторів, електричнихмашин, апаратури і пр.;
конструкційніматеріали - бронзи,латуні, алюмінієві сплави і т.д., застосовувані для виготовлення різнихструмоведучих частин;
сплавивисокого опору - призначаються для виготовлення додаткових опорів довимірювальним приладам, зразкових опорів і магазинів опорів,реостатів і елементів нагрівальних приладів, а також сплави для термопар,компенсаційних проводів і т.п.;
контактніматеріали -застосовувані для пар нероз'ємних, розривних і ковзних контактів;
матеріалидля пайки всіх видівпровідникових матеріалів.
Механізм проходження струмув металах зумовлений рухом (дрейфом) вільних електронів під впливомелектричного поля; тому метали називають провідниками з електронноюелектропровідністю або провідниками першого роду.
Електричнеопір провідників
Електричнеопір обумовлено тим, що вільні електрони при дрейфівзаємодіють з позитивними іонами кристалічної решітки металу. Припідвищенні температури частішають зіткнення електронів з іонами, томуопір провідників залежить від температури. Опір провідниківзалежить від матеріалу провідника, тобто будову його кристалічної решітки. Дляоднорідного циліндричного провідника довжиною l і площею поперечного перерізу S опір визначається за формулою
R = ПЃ 0 l / S (1.)
де ПЃ = RS/l - питомий опір провідника (опіроднорідного циліндричного провідника, що має одиничну довжину і одиничнуплоща поперечного перерізу).
Одиниця опору -Ом.
1 Ом: Ом - опірпровідника, по якому при напрузі 1 В тече струм 1 Ом = 1 В/А.
Величина Пѓ = 1/ПЃ,зворотна питомому опору, називається питомою електричноюпровідністю провідника.
Одиниця електричноїпровідності - сіменс (См).
Сіменс - електричнапровідність провідника опором 1 Ом, тобто 1 См = 1 Ом-В№. З формули (1.1) випливає, щоодиницею питомого опору є Ом-метр (Ом 0м).
Таблиця 1.1 Питомийопір найбільш поширених провідників
МатеріалПЃ, 10 - Ом в€™ м Характеристикаматеріалу
Срібло 1,6 Найкращийпровідник
Мідь 1,7 Застосовуєтьсянайбільш часто
Алюміній 2,9Застосовується часто
Залізо9,8 Застосовується рідко
Питомий електричнийопір провідника залежить не тільки від роду речовини, але і від йогостану. Залежність питомого опору ПЃ від температури виражаєтьсяформулою
ПЃ = ПЃ 0 (1 + О± t ), ( 1.2)
де ПЃ0 - питомий опір при 0 В° C; t -температура (за шкалою Цельсія); О± - температурний коефіцієнтопору, який характеризує відносну зміну опору провідникапри нагріванні його на 1 В° C або 1 K:
О± = (ПЃ-ПЃ 0 )/ПЃ 0 t . (1.3)
Температурнікоефіцієнти опору речовин різні при різних температурах. Однак длябагатьох металів зміна О± з температурою не дуже велике. Для всіхчистих металів О± ≈ 1/273 K-В№ (або В° C-В№).
Залежність опоруметалів від температури покладена в основу пристрою термометрів опору.Вони використовуються як при дуже високих, так і при дуже низьких температурах,коли застосування рідинних термометрів неможливо.
З поняття про провідностіпровідника випливає, що чим менше опір провідника, тим більше йогопровідність. При нагріванні чистих металів їх опір збільшується, апри охолодженні - зменшується.
У 1911 р. Голландський фізик Камерлінг-Оннес провів досліди з ртуттю, яку можна отримати в чистомувигляді. Він зіткнувся з новим, абсолютно несподіваним явищем. Питомийопір ртуті при температурі 4,2 ​​K (близько -269 В° C) різко впало до такої малої величини, що йогопрактично стало неможливо виміряти. Це явище звернення електричногоопору в нуль Камерлінг-Оннес назвав надпровідністю.
В даний часнадпровідність виявлена ​​у більш ніж 25 металевих елементів, великогочисла сплавів, деяких напівпровідників і полімерів. Температура Tкр переходу провідника в надпровідний стан длячистих металів лежить в межах від 0,14 K для іридію до 9,22 K для ніобію.
Рух електронів вметалі, що знаходиться в стані надпровідності, є до такої міривпорядкованим, що електрони, переміщаючись по провіднику, майже не зазнаютьзіткнень з атомами та іонами решітки. Повне пояснення явищанадпровідності можна дати з позицій квантової механіки.
Крім чистоелектротехнічних властивостей, для проведення необхідної технологічноїобробки і забезпечення заданих термінів служби в експлуатації, провідниковіматері...
