Металлические проводники и изоляторы

Рис. 33.1. Схема расположения энергетических зон в изоляторе, полупроводнике и металлическом проводнике о — валентная зона, б — зона проводимости.

Полупроводники. Полупроводник представляет собой твердый материал, обладающий промежуточными свойствами между металлическими <проводниками, с одной стороны, и непроводящими изоляторами — с другой. Полупроводниковые материалы характеризуются относительно большим отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, тогда как для металлов этот коэффициент положителен. По этому признаку различаются эти два типа проводников. Наиболее широкое применение находят такие полупроводниковые материалы, как селен, германий, кремний, а также различные окиси металлов и сульфиды. Если тонкую пластинку из полупроводникового материала поместить между металлическими электродами и измерить ее сопротивление при пропускании то ка в прямом и обратном направлениях, то окажется, что величина одного сопротивления на несколько порядков превышает величину другого. [c.294]

Диэлектриками являются неионизованные газы, а также жидкости и твердые тела, характеризующиеся полностью заполненной электронами валентной зоной и полностью свободной зоной проводимости. Если термического возбуждения электронов на уровни зоны проводимости не происходит, то такие вещества ведут себя как изоляторы. При малой энергетической щели Д или при большей температуре эти вещества ведут себя как полупроводники. Диэлектрики и полупроводник , в отличие от металлических проводников, экспоненциально уменьшают объемное сопротивление при повышении температуры. [c.320]

Естественно, ни одна система не изготовляется полностью из стекла или металла. В стеклянной системе обязательно имеются металлические проводники, связывающие отдельные электроды, а в металлической системе используются соединения металл — изолятор (обычно стекло — металл). Введение, например, металлического игольчатого вентиля в стеклянную систему связано с применением соединений стекла с металлом краткое описание подобных уплотнений приведено ниже. [c.147]

Проводник ( стержень) может быть нагружен лишь таким током, который не приводит к его разогреву. Если ток слишком велик, то из-за температурного расширения материалов в спае возникают напряжения (разд. 2, 4-1). В то же время снижается удельное сопротивление стекла (рис. 4-1) и может произойти пробой изолятора. Максимальный ток для металлического проводника данного диаметра не должен превышать величины, указанной на графике (рис. 4-7). [c.275]

На основании этих представлений можно объяснить многие свойства металлов. На рис. 6-73 а показано, что при равновесных расстояниях между ядрами между заполненным и верхним незаполненным уровнями (зона проводимости) существует разрыв. Его нет на диаграмме, изображенной на рис. 6-73 б. Способность электронов перемещаться из высшей заполненной (валентной) зоны в соседнюю незаполненную (зона проводимости) отличает металлический проводник от полупроводника или изолятора. [c.281]

Промежуточное место между металлическими проводниками и изоляторами занимают полупроводники, к которым относятся металлоподобные металлоиды, как кремний и германий, и многие химические соединения. В атомах полупроводников электроны свя- [c.613]

По способности проводить электрический ток полупроводники занимают промежуточное положение между изоляторами и металлическими проводниками. Особенность полупроводников — ярко выраженная способность повышать электропроводность с повышением температуры. В результате интенсивного теплового движения атомы утрачивают наружные электроны, которые служат носителями электрического тока. Достижения химии в разработке методов получения чистого кремния открывают большие возможности в развитии полупроводниковой техники. Для кремния необходима такая степень чистоты, чтобы на один миллиард атомов приходилось не больше одного атома иного элемента. Искусственно выращенные кристаллы чистого кремния используются в качестве полупроводников. [c.189]

Полупроводником называют твердое вещество, промежуточное по свойствам между металлическими проводниками, с одной стороны, и непроводниками (изоляторами)—с другой. Он характеризуется относительно высоким отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, в то время как для металлов этот коэффициент положителен, что позволяет легко различать два типа проводников. В подавляющем большинстве случаев в качестве полупроводникового материала используется элементарный кремний. Германий используется вместо кремния только в особых случаях. [c.552]

Различные материалы оказывают различное сопротивление току те из них, которые имеют малое удельное сопротивление, называются проводниками, а большое удельное сопротивление— изоляторами некоторые материалы проводят ток, но значительно хуже металлов, их называют полупроводниками. При нагревании металлических проводников сопротивление их возрастает, а при нагревании расплавленных солей или растворов— уменьшается. Для расчета сопротивления проводника при отличной от обычной +20 ) температуре пользуются формулой [c.13]

Если теперь приложить внешнее электрическое поле, то эти электроны начнут перемещаться, то есть по материалу пойдет ток. При наличии идеальной кристаллической структуры электроны могут двигаться почти беспрепятственно. Однако фактическое сопротивление движению электронов больше теоретического, так как в решетках реальных металлов протекают еще и процессы, тормозящие электроны, а именно электроны рассеиваются дефектами кристаллической решетки. Кроме того, при передаче электрического заряда в кристаллах можно наблюдать, что полностью занятые электронами энергетические уровни атома не проводят электрический ток. Этой способностью обладают атомы, орбиты которых неполностью заняты. Металлы, в отличие от неметаллов, имеют такие орбиты. Соответственно способности проводить электрический ток различные вещества можно разделить на изоляторы и проводники. Проводники, в свою очередь, по механизму переноса заряда делятся на ионные и электронные, а последние-на полупроводники и металлические проводники. [c.42]

Карбид кремния представляет собой полупроводник примесного типа с электросопротивлением, лежащим между сопротивлением металлических проводников и изоляторов. [c.60]

Жидкости и твердые тела по электропроводности могут быть разделены на следующие категории изоляторы, полупроводники, проводники с ионной проводимостью, металлические проводники, сверхпроводники. [c.134]

Полупроводниковые термометры сопротивления. Ряд полупроводниковых материалов обладает ценными термометрическими свойствами. Полупроводник можно определить как материал, электропроводность которого значительно ниже электропроводности металлического проводника, но гораздо выше, чем электропроводность изолятора. В настоящее время выпускается для продажи несколько типов полупроводниковых термометров сопротивления из [c.154]

С точки зрения способности проводить электричество почти все твердые тела и жидкости можно разделить на 5 групп 1) изоляторы, электрическое сопротивление которых чрезвычайно велико 2) полупроводники, электрическое сопротивление которых гораздо меньше, чем у изоляторов, но значительно выше, чем у большинства металлических проводников 3) вещества, обладающие ионной проводимостью (обычно жидкости-электролиты), которые проводят электричество за счет перемещения ионов 4) металлические проводники, низкое сопротивление которых объясняется наличием свободных электронов, имеющих возможность беспрепятственно перемещаться в кристаллической решетке вещества (помехами [c.370]

Искусственно созданные органические вещества могут служить также источником открытий п областях науки, казалось бы, никак не связанных с оргаьшческой химией. Наглядным примером могут служить работы, направленные ш создание органических проводников и сверхпроводников. Неспособность типичных органических соединений проводить электротеский ток известна с давних пор. Действительно, именно изолирующие свойства полимеров обусловили их широчайшее внедрение в практику п качестве всевозможных покрьггий. Однако в последние десятилетия бьыо найдено, что некоторые типы полимеров могут проявлять свойства проводников, Так, полимеры общей формулы —(СН=СН)п получаемые полимеризацией ацетилена в условиях реакции Циглера—Натта, приобретают свойства металлических проводников при допировании (частичном окислении мягкими окислителями типа иода). Электропроводность допированного полиацетилена может быть очень значительной (10 См/см), всего лишь на два порядка меньше, чем, например, у серебра(10 См/см ср, с величиной 10- См/см для почти идеального изолятора, тефлона). Важность этого открытия бьша очевидной, и за ним последовал взрывоподобный рост активности в области поиска других органических соединений с подобными свойствами [36]. Помимо полиацетиленов, другие полимеры, содержащие длинные сопряженные цепи, такие, как поли-фенилен, полипиррол или полианилин", также обнаружили способность проводить электрический ток в различных условиях [37]. [c.57]

В зависимости от структуры атомов и симметрии кристаллической решетки валентная зона и зона проводимости могут перекрывать рис. 75, б) пли не перекрывать друг друга (рис. 75, а). В последнем лучае между зонами имеется энергетический разрыв, именуемый запрещенной зоной. В соответствии с характером расположения и заполнения зон вещества являются диэлектриками изоляторами), полупроводниками и проводниками (металлами). Ширина запрещенной зоны Af диэлектриков составляет более 3 эВ, полупроводников — от 0,1 до 3 эВ. В металлических кристаллах вследствие перекрывания зон запрещенная зона отсутствует. [c.116]

Жидкие капли и некоторые металлические и угольные частицы являются очень хорошими проводниками тока, тогда как частицы, извлекаемые из газов большинства промышленных плавильных заводов, содержат металлические оксиды, которые, будучи сухими, представляют собой отличные изоляторы. [c.464]

При впаивании металлических вводов необходимо помнить, что стекло, обычно являющееся изолятором, при нагревании и некоторых других условиях становится проводником электричества и может подвергнуться электролизу в условиях опыта (см. 6). Предотвратить электролиз стекла прежде всего можно, подбирая стекло подходящего состава, увеличивая расстояние между электродами, впаиваемыми в стекло, применяя термостатируемые рубашки (стеклянные колпачки) для предупреждения нагревания стекла между вводами. Всю работу стеклодув должен проводить в условиях особой чистоты и стекла, и металлических вводов. [c.134]

Электрический генератор или аккумулятор заставляет электроны направляться к катоду и удаляться от анода. Электроны свободно передвигаются в металлическом или в полуметаллическом проводнике, каким является графит. Однако электроны не могут просто перейти в такое вещество, как соль кристаллическое вещество является изолятором, и электропроводность расплавленной соли не является электронной проводимостью (металлической проводимостью) это проводимость иного рода, называемая ионной или электролитической проводимостью. Она обусловливается движением ионов в жидкости катионы Ка+ движутся к отрицательно заряженному катоду, а анионы С1- передвигаются в направлении положительно заряженного анода (рис. 11.1). [c.305]

Принцип его действия таков. Внутри заземленного металлического аппарата 1 (фиг. 80) на изоляторе 3 находится заряженный электрический проводник 2. Содержащие пыль дымовые газы поступают через патрубок 5. Пылинки, проходя аппарат, приобретают от проводника 2 одноименный заряд, отталкиваются от проводника и, долетев до заземленной при помощи проводника 4 металлической стенки аппарата, отдают ей свой заряд, после чего оседают под действием собственного веса. Через патрубок 6 выходит освобожденный от пыли газ. [c.135]

Образование на аноде поверхностного слоя, состоящего из окислов (или другого нерастворимого покрытия), создает на металлической поверхности совсем новую ситуацию. Дальнейшее протекание анодного процесса зависит от того, какими электрическими, механическими и химическими свойствами обладает этот слой. С точки зрения электрических свойств основное значение имеет характер проводимости осажденного слоя является ли он изолятором или проводником (ионным или электронным). [c.192]

Один из вариантов конструкции термистора показан на рис. 40, в. Полупроводник 4 закрыт защитным металлическим чехлом < проводник 1 выведен через изолятор 2 проводник 5 припаян к корпусу и полупроводнику. [c.81]

Согласно сложившейся традиции твердые тела часто подразделяют на три больших класса в зависимости от удельного электросопротивления при комнатной температуре проводники (10- —10 Ом-см), полупроводники (10- —10 Ом-см) и изоляторы (10 —10 ° Ом-см). При этом к проводникам относят в основном металлические твердые тела, а к полупроводникам и изоляторам — неметаллические как с ковалентной, так и с ионной связью. [c.28]

Разрушение изоляционных полимерных материалов ускоряется в электрическом поле за счет электрических микроразрядов в воздушных включениях на границе металлический проводник— изолятор. Разряды вызывают эрозию материала , инициируют его окисление кислородом и озоном. Изоляция выходит из строя, когда эти процессы завершаются образованием канала, т. е. нарушением сплошности материала. [c.333]

Точно определить понятие <полупроводник затруднительно. Обычно полупроводниками называют вещества, имеюпше при комнатной температуре электронную проводимость в пределах от 10 до 10 ож -слГ и отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Эти вещества занимают промежуточное положение между хорошими ( металлическими ) проводниками и изоляторами. Однако изоляторы после определенной обработки и при высоких температурах могут проявлять свойства, которые позволяют относить их к полупроводникам. [c.167]

Окислы металлов обычно относят к классу полупроводников и их электропроводность лежит между электропроводностью изоляторов и металлических проводников. Проводимость окислов возрастает при небольшом отклонении от стехиометрического соотношения между металлом и кислородом в окисле и с увеличением температуры. Существуют два типа пол у проводящих окислов р и п (р — переносчик положительного электричества, п — переносчик отрицательного электричества). У типа р отклонение от стехиометрического состава проявляется в виде отсутствия определенного количества ионов металла в кристаллической решетке окисла. Оставшиеся незаполненными узлы решетки называются катионными вакансиями и обозначаются . Для поддержания окисла в электронейтральиом состоянии в нем образуется эквивалентное количество положительных дырок 0, т. е. мест с недостачей электронов. Ион двухвалентной меди Си в решетке окисла СпзО служит примером положительных дырок. К окислам типа р относятся СидО, N 0, РеО, СоО, В120з и Сг О . Строение кристаллической решетки СпаО показано на рис. 67. При окислении Си на наружной поверхности раздела Оа — окисел образуются катионные вакансии и положительные дырки. В дальнейшем они мигрируют к поверхности металла этот процесс сопровождается эквивалентной миграцией в обратном направлении ионов Си и электронов, [c.154]

В периодической системе нет резкой границы между элементами с металлической структурой и элементами с ковалентной каркасной структурой (рис. 14-8). Это видно из того, что кристаллы некоторых элементов обладают свойствами, промежуточными между проводниками и изоляторами. Кремний, германий и а-модификация олова (серое олово) обладают кристаллической структурой алмаза. Однако межзонная щель между заполненной и свободной зонами в этих кристаллах намного меньше, чем для углерода. Так, ширина щели для кремния составляет всего 105 кДж моль (Как мы уже знаем, для углерода она равна 502 кДж моль .) Для германия ширина межзонной щели еще меньше, 59кДж моль а для серого олова она лишь 7,5 кДж моль Ч Металлоиды кремний и германий называются полупроводниками. [c.631]

Строение и свойства твердых металлических веществ представляют особый интерес в том отношении, что их нельзя об ьяснить в рамках представлений о ковалентной или ионной связи. Ранее уже отмечалось (см. разд. 6.1), что как ионные, так и ковалентные вещества в твердом состоянии являются плохими проводниками тепла и электричества (свойства, типичные для изоляторов). [c.387]

В природе очень редко наблюдается превращение неметаллических веществ в металлические, т.е. переход изоляторов в проводники, как это происходит в случае олова, однако в условиях высоких давлений удается превратить многие изоляторы в проводники. Такой фазовый переход сопровождается изменением типа химической связи и структуры кристалла. Например, алмаз при давлении 600000 атм и температуре 1000 °С превращается из неметаллического кристалла с четырьмя соседями вокруг каждого атома в кристалл с металлическими свойствами, в котором каждый атом имеет шесть ближайших соседей. Аналогичные фазовые переходы при высоких давлениях происходят в кремнии, германии и таких соединениях, как GaSb, InP, ZnS и ul. [c.399]

В традиционной теории металлического состояния, развившейся нз предшествующей теории электронного газа Друде и Лоренца, методы волновой механики распространены на рассмотрение поведения электрона в трехмерном периодическом поле, периодичность которого соответствует кристаллической решетке. Возможные состояния электронов описываются в терминах разрешенных энергетических полос (зон), отделенных друг от друга интервалами запрещенн ых э/ ергий. Эта теория дает удовлетворительную картину поведения обычных проводников, полупроводников и изоляторов. Теория успешно применяется нри расчетах таких свойств ряда металлов, как размеры и энергия решетки, сжимаемость (при задании только типа кристаллической структуры, например ГЦК). Однако она не дает объяснения механических свойств вне пределов эластичности, поскольку в этом случае проявляется зависимость от вторичной структуры (мозаичность, дислокации и т. д.). Мы не собираемся более подробно излагать квантовомеханическую теорию металлов, Подчеркнем лишь, что в зонной теории совокупность электронов рассматривается как целое первоначально в простом [c.458]

Металлические покрытия дают возможность сочетать в эдном материале изолятор с проводником. Коррозионная стойкость металлического покрытия на пластмассовом основании зыше, чем на металлическом, потому что на металлизирован-1ЫХ пластмассах отсутствует электрохимическое взаимодействие покрытия с основанием. [c.159]

Устройство датчика показано на рис. XII.45. Датчик представляет собой две воздушные камеры, разделенные тонкой металлической мембраной из нерновеющей стали диаметром 25 мм и толщиной 20мк. Мембрана зажата с двух сторон флянцами 1. По обе стороны мембраны смонтированы пластины конденсаторов 2 и 3. Эти пластины изолированы от корпуса керамическими изоляторами 4, положение которых зафиксировано гайками 5 и 6. В изоляторах проделаны отверстия для прохода газа к мембране. Проводники от пластин конденсатора 7 и 5 выведены через стеклянные изоляторы. [c.436]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология