Изоляторы металлов

Рис, 1.37. Изменение электрического сопротивления при фазовом переходе изолятор—металл [c.53]

В своих последующих работах Н. Мотт отметил, что если электрон удалять с одного атома и помещать на другой, то свободная положительная дырка и свободный электрон притягиваются друг к другу посредством кулоновского взаимодействия, образуя при этом связанное состояние, которое не дает возможности ни электрону, ни дырке участвовать в электрической проводимости. Следует, однако, учитывать, что по мере увеличения числа свободных электрон-дырочных пар энергия притяжения электрона и дырки будет уменьщаться вследствие электростатического экранирования движущихся электронов. Подобное экранирование выражается в виде константы экранирования ( ) кулоновского взаимодействия (е /г)ехр(- г). При высоких значениях взаимодействие электрона и дырки становится очень слабым и может произойти резкий переход из состояния с отсутствием свободных носителей в состояние с их большим числом (переход Мотта). Согласно Н. Мотту переход изолятор—металл должен наблюдаться при критической концентрации носителей заряда (п ), определяемой как пУ ац 0,25, где н — боровский радиус атома в неметаллической области. [c.61]

Через одни материалы электрический ток протекает легче, через другие труднее. Так, через металлы ток проходит легко даже при небольшом электрическом потенциале, и металлы относят к классу проводящих материалов — проводников. Чтобы через стекло, слюду или серу прошел ток даже небольшой силы, необходим огромный электрический потенциал эти и подобные и.м материалы называю непроводящими материалами — изоляторами. [c.145]

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]

По природе связей между атомами твердые тела делят тоже на две группы ионные, к которым относятся полупроводники и изоляторы, и ковалентные, включающие металлы. К ионным твердым телам относят вещества с большой долей ионной связи—типа галогенидов щелочных металлов, а также некоторые тела, у которых ионность невелика и преобладают ковалентные связи. Общим для них является изменение электрических свойств — от свойств, типичных для изоляторов, до свойств, проявляющихся у полупроводников. Такие вещества связывают адсорбат посредством электронной пары либо за счет проявления полярности. К ковалентным твердым телам помимо металлов относят элементарные полупроводники и отдельные полупроводниковые соединения. Объединяет их способность связывать адсорбат за счет свободных связей. [c.180]

Подобное деление твердых тел позволяет объединить в стройную систему явления, протекающие на поверхности ионных полупроводников и изоляторов, а также ковалентных полупроводников и металлов. Такой подход оказывается продуктивным и при исследовании объемных и поверхностных свойств твердых тел. [c.180]

При контакте твердого тела с жидкостью на границе раздела фаз помимо двойного электрического слоя в твердом теле образуется такой же слой и в жидкости, причем он возникает независимо от того, является твердое тело металлом, полупроводником или изолятором. [c.191]

Если металлы погружены не в нулевые растворы, то на границах электродов с раствором возникают, кроме того, ионные двойные электрические слои. Таким образом, измеряемая э.д.с. гальванического элемента с двумя электродами и без диффузионных потенциалов между жидкими растворами складывается из контактного (вольта) потенциала металлов в воде как изоляторе и разностей потенциалов в ионных двойных слоях ф1 и ф2, возникающих в результате обмена ионами между металлами и раствором [c.536]

Кристаллы неметаллических элементов с каркасной структурой, подобные углероду или кремнию, обладают свойствами диэлектриков (изоляторов), т.е. не проводят электрический ток. Применение теории молекулярных орбиталей к обсуждению химической связи в неметаллических каркасных кристаллах сталкивается со значительными трудностями. Достаточно сказать, что в ковалентных каркасных кристаллах обычно удается вести подсчет валентных электронов вокруг каждого атома, подобно тому как это делается при составлении льюисовых структур, и оказывается, что при этом выполняется правило октета. Это объясняется тем, что атомы в неметаллических каркасных кристаллах обычно имеют по крайней мере столько валентных электронов, сколько у них есть валентных орбиталей. Следовательно, в таких кристаллах предпочтительны низкие координационные числа, и между каждым атомом и его ближайшими соседями могут образовываться простые двухэлектронные связи. Низкие координационные числа являются причиной того, что потенциальная энергия электрона внутри таких кристаллов не постоянна она значительно понижается в межъядерных областях, и поэтому электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу, подобно тому как это происходит в металлах. [c.629]

Свойства металлов и ковалентных каркасных кристаллов можно интерпретировать в рамках представлений о делокализованных молекулярных орбиталях, рассматривая весь исследуемый объем вещества как одну гигантскую молекулу . Основанная на таких представлениях зонная теория позволяет объяснить многие наблюдаемые свойства проводников, полупроводников и диэлектриков (изоляторов). [c.640]

В чем заключается различие в строении металлов, полупроводников и диэлектриков (изоляторов) [c.641]

Графитоподобный нитрид бора служит изолятором и твердой высокотемпературной смазкой, алмазоподобный ВЫ широко применяют как сверхтвердый материал в буровых работах, ири обработке металлов и др. [c.335]

Полупроводники. Полупроводниками называются вещества, которые по своей электрической проводимости занимают промежуточное место между металлами и изоляторами они применяются в различных отраслях техники в качестве выпрямителей, транзисторов, термоэлементов, фотоэлементов и др. В 40—50-х годах было получено большое число полупроводников, обладающих весьма ценным сочетанием свойств. Одновременно изучались их свойства и закономерности внутреннего строения, что составило новый важный раздел современной физики. [c.145]

Рис. 53. Энергетические зоны в металле, изоляторе и полупроводнике.

С. Теплопроводность полупроводников. Полупроводники занимают промежуточное положение между металлами и изоляторами. Их теплопроводность можно оценить как сумму решеточной и электронной Х теплопроводности. Последняя может быть рассчитана по закону Видемана— Франца—Лоренца [c.191]

В восстанавливаемых системах могут существовать только не-восстанавливающиеся окислы и сульфиды, т. е. окислы всех метал- лов (за исключением уже обсуждавшихся металлических катализаторов) и большинство сульфидов (за исключением сульфидов благородных металлов). Кроме того, нестехиометрический избыток кислорода (или серы), необходимый для создания проводимости р-типа, не может быть сохранен при условиях восстановления. Поэтому окись хрома и окись марганца становятся изоляторами или полупроводниками м-типа. В окислительных условиях полупроводники п-типа имеют тенденцию становиться стехиометрическими, но р-тип проводимости появляется при избытке кислорода и серы. [c.28]

Известно, что органические неэлектролиты подчиняются уравнению Аррениуса для электропроводности [67-69]. Причем, вещества с шириной запрещенной зоны ЛЕ > 2 эВ условно относят к изоляторам, вещества с Д Е << I эВ - к органическим металлам, с промежуточными значениями 4 Е - к полупроводникам. [c.32]

Трибоэлектрический эффект при контакте металлов и изоляторов возникает вследствие трения, так как при этом не появляется никаких зарядов (или возникающий заряд пренебрежимо мал). Основной результат трения это увеличение площади фактического контакта, более частые контакты старых поверхностей и образование новых. В случае металлов нет нужды в изобилии контактов, для изоляторов это необходимо это и привело к образованию ошибочного мнения о роли трения. Трение — это только условие, а не причина возникновения трибоэлектричества. [c.93]

Вернемся к литию (см. выше). Каждый его атом представлен одним 25-уровнем в валентной зоне и одним — в зоне проводимости (см. рис. 28). Если кристалл состоит из N атомов лития, то в валентной зоне имеется N энергетических уровней, на каждом из которых могло бы находиться по два электрона. Но у лития имеется только один валентный электрон. Следовательно, половина уровней в этой зоне не заняты. Поэтому валентные электроны перемещаются от одного свободного уровня данной зоны к другому, двигаясь между атомными остовами — положительными ядрами атомов, отчасти заэкранированными электронными оболочками 15 литий электропроводен, это металл. Твердые вещества, такие как алмаз, имеют энергетический спектр с полностью занятыми уровнями валентной зоны, отделенной от зоны проводимости широкой запрещенной зоны. Это изоляторы. Но если ширина запре- [c.104]

Зонная структура энергетического спектра, как мы видели выше, отражает ту особенность природы атомных кристаллов (металлов, полупроводников и изоляторов), что в них существует непрерывный трехмерный каркас межатомных связей и свойственное кристаллическому веществу периодическое поле. Электронный энергетический спектр молекулярных кристаллов, построенных из отдельных нульмерных молекул, соединенных ван-дер-ваальсовскими связями, не имеет обычной зонной структуры, а представляет собой совокупность до некоторой степени искаженных в результате слабого обменного взаимодействия молекул молекулярных энергетических спектров, состоящих из дискретных энергетических уровней. Кристаллы цепочечной, сетчатой и каркасной структуры, в том числе разнообразные соединения включения, мы рассматриваем как разновидности молекулярных кристаллов, построенных, соответственно, из одно-, двух- и трехмерных молекул или из их комбинаций. Их энергетические спект- [c.118]

Особое место среди электропроводящих материалов занимают так называемые полупроводники. При низких температурах они характеризуются очень низкой электрической проводимостью, близкой к таковой диэлектриков — типичных представителей изоляторов. С повышением температуры их электрическая проводимость сильно (по экспоненциальной зависимости) повыщается, приближаясь к таковой металлов — типичных представителей проводников электрического тока. Кроме того, электрическая проводимость полупроводников сильно зависит от внешнего воздействия (давления, освещенности, наличия электрического и магнитного полей и т. п.), а также от содержания примесей и дефектов в кристаллах. Возможность в широких пределах управлять электрической проводимостью полупроводников изменением температуры, введением примесей, механическим воздействием, действием света, а также электрического и магнитного полей положена в основу их разнообразного применения. Их используют при изготовлении всевозможных диодов, транзисторов, тиристоров, фото- и термоэлектронных приборов, в качестве лазерных материалов и т. д. (см. разд. 1.22). [c.261]

Некоторое представление о механизме переноса тока через полупроводники можно получить на основе зонной теории тверды, тел. Эта теория позволяет установить также различие в природе проводимости металлов, изоляторов и полупроводннков. [c.135]

При высоких и сверхвысоких давлениях изменяются физические свойства веществ. Так, в ряде случаев вещества, которые при обычных давлениях являются изоляторами (например, сера), при сверхвысоком давлении становятся полупроводниками. Полупроводники же при 2- 10 —5- 10 Па могут переходить в металлическое состояние. Подобные переходь[ изучены у теллура, иода, фосфора, ряда соединений. Расчеты показывают, что дальнейшее повышение давления металлизует все вещества. Интересные превращения претерпевает иттербий (УЬ), При давлении до 2- 10 Па иттербий — металл, при 2-Ю —4-10 Па — полупроводник, выше 4-10 Па— нова металл. [c.124]

Большое внимание уделяют вопросам образования осадка (в результате окислительных процессов) не только в электроизоляционных, но и в турбинных и автомобильных маслах. Химизм этого явления еще не вполне ясен, но, по-видимому, имеет место полимеризация и конденсация продуктов окисления (таких как оксо-и ненасыщенные спирты, альдегиды, кетоны и кислоты) в малорастворимые соединения. В литературе сообщается, что при окислении образуются гидрооксикислоты нафтенового и жирного рядов [90], а также их ангидриды [91]. Окисление трансформаторных масел в отсутствие или присутствии катализаторов, роль которых могут играть соли металлов и жирных кислот 2 —Сдз [92], или неметаллические детали трансформатора (такие, как лак на обмотках, фарфоровые изоляторы и т. д. [93—96], идет с такой же кинетикой, как и окисление углеводородов в других нефтепродуктах [97—102]. Происходящая цепная реакция в промышленной практике может быть успешно ингибирована добавлением небольших количеств антиокислителей, вследствие чего срок службы [c.566]

И)0. Физические и химические свойства металлов. Электронное строение металлов, изоляторов и полупроводников. Металлы облагают рядом общих снонств, к общим физическим свойствам ме-игтлов относятся их высокая электропроводность, высокая тепло- [c.530]

Рассмотрим теперь особенности строения металлов в кристаллическом состоянии. Как уже отмечалось, металлы обладают высокой электропрово.тностью, причем переносчиками тока в металлах служат электроны. Это говорит о том, что в металлах имеются свободные электроны, способные перемещаться по кристаллу иод действием дан<е слабых электрических нолей. В то же время неметаллы в кристаллическом состоянии обычно представляют собою изоляторы и, следовательио, не содержат свободных электронов. Причины этих различий можно объяснить на основе метода молекулярных орбиталей (метод МО). [c.531]

После того как было рассказано о химической связи между неболь-щим числом атомов, объединенных в молекулы, можно перейти к рассмотрению связи в твердых и жидких веществах. Простая, но очень плодотворная теория электрических свойств кристаллов рассматривает весь кристалл как одну большую молекулу, по всему объему которой простираются делокализованные молекулярные орбитали. Она называется зоииой теорией металлов и диэлектриков (изоляторов). [c.601]

Классификация Рогинского [1 ] основана на том, что на катализаторах первого класса получаются радикалоподобные, а на катализаторах второго класса — ионоподобные соединения она дает общий, и потому качественный, ответ на вопрос о селективности. В ее первоначальной форме эта классификация идентифицировала первый класс как электронные проводники (металлы и полупроводники), а второй класс — как твердые тела, в которых нет свободных электронов (изоляторы), и это подразделение послужило основой для так называемой электронной теории катализа, развитой, в частности, Волькенштейном [2] на основе чисто физической модели твердого тела. Однако ценность классификации Рогинского не связана с одной этой частной теорией. [c.14]

I — бурав 2 — электроды из исследуемого металла 3 — внутренняя трубка 4 — несущая трубка 5 — вороток 6 — пробка 7 — клеммы для присоединения электродов к измерительной установке 8 — эбднитовые изоляторы [c.470]

Зонная теорий ( 50) показывает, что изоляторы и полупроводники в отличие от металлов не содержат частично заполненных энергетических зон. В изоляторах и полупроводниках (при отсутствии теплового или другого возбуждения) зоны, следующие за валентными (заполненными) зонами, являются пустыми, т. е. не. содержат электронов. Проводимость может возникнуть в них только в результате частичного перехода электронов из валентной зоны в ближайшую пустую зону. Возможность и вероятность такого перехода зависит прежде всего от того, насколько эта зона находится выше (по энергетическому уровню), чем валентная зона, т. е. какова затрата энергии, необходимая для такого перехода. Энергетический интервал между этими зонами называют запрещенной зоной, так как в этом интёрвале энергии электроны не могут находиться. Количество энергии, необходимой для указанного перехода, называют обычно шириной запрещенной зоны и выражают в электрон-вольтах. [c.148]

Дроссель окружен металлом, что приводит к большим тепловым потерям. Основное преимущество такого дросселя состоит в том, что пористый материал, из которого он сделан, имеет низкую теплопроводность. Из современных исследователей рассмотренный метод использовали только Поттер и др. [151]. Проблема тепловых потерь в их установке была решена следующим образом. Измерения проводились в газовом потоке, протекающем через центральную часть цилиндра, а газ, протекающий по наружной части цилиндра, являлс5ь тепловым изолятором. [c.110]

В видимой и в ближней части инфракрасной области излучательная способность изоляторов меняется в очень широких пределах, как и у металлов, и наилучший способ ее оценки состоит в визуальном наблюдении. Излучательные способности диэлектриков зависят также от температуры. Электронные уровни в них полностью заняты, и поэтому изоляторы не могут поглощать или испускать энергию при нормальных температурах. При достаточно высоких температурах электроны во.чбуждаются и могут попадать на более высокие энергетические уровни, в результате возникает электронный газ (т. е. свободные электроны), которые могут испускать и поглощать излучение с непрерывным спектром в видимом и ультрафиолетовом диапазоне. [c.195]

Большинство катализаторов гидрокрекинга—полупроводники. В отличие от металлов (проводники), для которых переход электронов из валентной зоны в зону проводимости осуществляется легко, без преодоления энергетического барьера, в полупроводниках этот переход требует преодоления энергетического барьера, так называемой энергии акт1шации электропроводности Это объясняется те.м, что в металле атомы — нейтральг ые частицы, и электроны обобществлены. В окислах или сульфидах находятся ионы металлов, и для отрыва электронов требуется затрата энергии. По-этo iy окислы металлов (кроме окислов-изоляторов) начинают проводить ток только после нагревания. В любом окисле или сульфиде всегда сл ществуют пpи [e и пли нарушение стехнометрического состава (избыток. металла или избыток металлоида). [c.145]

Мало известно об активности тройных соединений, за исключением соединений окиси цинка с окислами изоляторов, которые не проявляют активности при гидрировании, если ион цинка не восстановлен [5]. Ионы таких переходных металлов, как Сг +, остаются эффективными, если они растворены в изолирующих твердых веществах (AI2O3) [5]. [c.30]

Между полупроводниками и золяторами не существует резкой границы. Различие между ними проводят, руководствуясь только практическими соображениями, причем в качестве произвольно выбранпон границы служит определенная величина электрического со-протнвления. Можно предположить, что и й так называемых изоляторах ионы металла переходят в ионы с иной валентностью или в атомы. Подобные реакции могут протекать на поверхности легче, чем внутри кристалла, и поэтому следует учитывать их возможность при хемосорбционных процессах. [c.61]

Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]

Битумные и дегтевые вяжущие обладают целым комплексом полезных свойств они термопластичны, водонепроницаемы, погодоустойчивы и являются хорошими изоляторами. К тому же деготь, например, — хороший антисептик. Поэтому они широко применяются в строительстве. Например, при строительстве дорог используется до 75% всего производства органических вяжущих. Это объясняется тем, что дорожное покрытие из бетона на этих вяжущих отличается высокой износоустойчивостью, прочностью при различных климатических и погодных условиях и легкостью очистки дорожного полотна. Органические вяжущие на основе битума и дегтя находят широкое применение также при сооружении полов промышленных зданий, в качестве кровельных, гидро-, тепло- и пароизоляционных покрытий и материалов, приклеивающих мастик, покрасочных составов. Например, органические вяжущие, обладающие высокой адгезией к различным материалам и гидрофобными свойствами, применяют в качестве гидроизоляционных обмазок для защиты фундаментов зданий, трубопроводов, траншей, водохранилищ, бассейнов и т. д. Битум используется в качестве связующего материала при производстве плит из минеральной ваты, котерые применяются для теплоизоляции зданий, холодильных установок и трубопроводов. Органические вяжущие могут использоваться для защиты от коррозии металлов, бетона в виде, например, черных лаков, при сооружении защиты от радиоактивного излучения применяются они и для стабилизации грунтов. Не обходятся без органических вяжущих и другие области народного хозяйства, например лакокрасочная, нефтехимическая (производство пластмасс), электротехническая, металлургическая и др. [c.60]

В соответствии с характером расположения и заполнения зон вещества являются диэлектриками (изоляторами), полупроводниками и проводниками (металлами). Шащна запрещенной зоны АЕ диэлектриков составляет более 3 эв, полупроводников — от 0,1 эв до [c.149]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология