• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com

Металлы, полупроводники и изоляторы

Обратите внимание на то, как подвешены провода высоковольтной линии электропередачи. Они висят высоко над землей на гирляндах из фарфоровых или стеклянных изоляторов. Провода электросети в дачном поселке или деревне также прикреплены к фарфоровым изоляторам. Изоляторы надеты на крючки, привинченные к деревянным или железобетонным столбам с табличкой «не влезай — убьет!» Посмотрите внимательно на провода троллейбусной или трамвайной линии — они также висят на изоляторах. Провода, подводящие ток к настольной лампе, изолированы пластмассовой или резиновой оболочкой.

Во всех перечисленных примерах мы употребили привычное слово — изолятор. Давайте теперь уточним, что же следует понимать под этим словом. Изолятором называют вещество, очень плохо проводящее электрический ток. Вы удовлетворены этой формулировкой? Конечно, нет, потому что остается неясным, какую электропроводимость следует считать очень плохой (слабой).

В физике любая количественная характеристика должна даваться в сравнении с другими. Поэтому для выделения класса веществ, называемых изоляторами, давайте сравним их электрическое сопротивление с хорошо известным сопротивлением металлов, например меди, из которой обычно изготавливают электрические провода. Так вот, сопротивление изоляторов при прочих равных условиях превышает сопротивление металлов примерно от 1 000 000 000 000=>10 в 12-ой до 10 в 18-ой раз. Такое огромное различие трудно себе представить. Именно оно позволяет нам безбоязненно прикасаться, например, к ручкам настройки телевизора или садиться в вагон электрички.

Итак; в природе существуют металлы — очень хорошие проводники электрического тока (по сравнению с изоляторами) и изоляторы «- очень плохие проводники электрического тока (по сравнению с металлами). А есть ли вещества, занимающие по способности проводить электрический ток промежуточное между металлами и изоляторами место? Да, есть. Эти вещества называются полупроводниками. К ним относятся, например, германий, кремний, многочисленные их соединения, оксиды металлов.

Интенсивное изучение полупроводников началось в начале XX в. Один из первых экспериментальных результатов, который трудно было в то время понять и объяснить, состоял в том, что, в отличие от металлов, электрическое сопротивление полупроводников с ростом температуры уменьшается.

Вы можете сами проделать следующий опыт. Для него потребуется круглая батарейка от карманного фонаря, дающая напряжение 1,5 В, миллиамперметр со шкалой 1 мА и полупроводниковое термосопротивление — терморезистор, например, типа ММТ-1 или подобный, имеющий при комнатной температуре сопротивление, равное нескольким тысячам Ом.


Металлы, полупроводники и изоляторы, статьи для начинающих


Составьте электрическую цепь, изображенную на рисунке 10. Зажмите терморезистор пальцем. Вы заметите, что ток в цепи начинает увеличиваться. Даже небольшой разогрев терморезистора рукой достаточен для уменьшения его сопротивления.

Проведенный нами опыт подтверждает, что электрическое сопротивление полупроводникового вещества, в отличие от сопротивления металла, при нагревании уменьшается. Это значит, что принятая нами в предыдущем параграфе модель движения электрических зарядов в металлах не может быть непосредственно применена к полупроводникам.

Для объяснения свойств электропроводимости полупроводников надо эту модель «исправить» и дополнить. Такая, усовершенствованная модель к настоящему времени уже построена, и мы с ней познакомимся дальше.




Похожие записи

Как магнитное поле помогает разгадать знак движущегося заряда? Вернемся в привычную нам область комнатных температур и ознакомимся еще с одним интересным отличием полупроводников от металлов.

читать далее

Вернемся сначала к вопросу: как можно управлять проводимостью полупроводника? Да, мы уже говорили о том, что для этих целей можно ввести в кристаллическую решетку полупроводника атомы примеси...

читать далее

Можно ли почувствовать ложку дегтя в бочке меда? Итак, зонная модель полупроводника имеет следующий вид...

читать далее