Энергетические диаграммы
Согласно зонной теории твёрдого тела следует:
1) проводниками являются материалы, у которых валентная и зона проводимости перекрываются, что обеспечивает высокую электропроводность.
2) полупроводники – это материалы с узкой запрещенной зоной, которая может быть преодолена электронами за счёт внешних энергетических воздействий (температура, электрического поля, электромагнитного излучения).
3) диэлектрики – материалы с широкой запрещенной зоной, не позволяющая покидать валентную зону, что и определяется наличием примесей с энергетическими уровнями внутри запрещенной зоны.
Среди твердых проводниковых материалов наиболее часто применяются металлы. Концентрации свободных электронов в чистых металлах различаются незначительно. Поэтому их проводимость в основном определяется средней длиной свободного пробега электронов, которая, в свою очередь, зависит от строения проводника, т.е. химической природы атомов и типа кристаллической решетки. Основным параметром проводниковых материалов является удельное сопротивление.
Удельное сопротивление проводника с сопротивлением R, сечением S и длиной l определяется по формуле:
(Ом.м)
Удельное сопротивление металлов, применяемых в электротехнике (при t=20ºC)
Металл
|
, мкОм·м
|
Металл
|
, мкОм·м
|
Алюминий
|
0,028
|
Олово
|
0,12
|
Висмут (при t=0ºC)
|
1,065
|
Платина
|
0,105
|
Вольфрам
|
0,055
|
Рений
|
0,21
|
Железо
|
0,098
|
Ртуть
|
0,958
|
Золото
|
0,024
|
Свинец
|
0,205
|
Индий
|
0,09
|
Серебро
|
0,016
|
Кадмий
|
0,076
|
Тантал
|
0,135
|
Кобальт
|
0,062
|
Титан
|
0,42
|
Медь
|
0,0172
|
Хром
|
0,14
|
Молибден
|
0,057
|
Цинк
|
0,059
|
Никель
|
0,973
|
Цирконий
|
0,41
|
Ниобий
|
0,18
|
|
|
Неметаллические проводниковые металлы
Неметаллическими материалами, обладающими свойствами проводников и используемыми в качестве проводниковых материалов, являются природный графит, сажа, пиролитический углерод, бороуглеродистые пленки. Из них изготавливают щетки электрических машин, электроды для прожекторов, микрофоны, содержащие угольный порошок, угольные высокоомные резисторы.
Исходным сырьем для производства электроугольных изделий являются графит, сажа и антрацит.
Природный графит – кристаллическая модификация углерода – непрозрачный, мягкий электропроводный материал.
Свойства графита:
с увеличением температуры прочность графита повышается;
на воздухе горит при температуре выше 600ºС;
ни при каких температурах не взаимодействует с серной, соляной кислотами и царской водкой (смесь концентрированных азотной (63 %) (1 объём) и соляной (3 объёма) кислот.За счёт выделения атомарного хлора растворяет большинство металлов, в том числе золото, поэтому и названа алхимиками царской водкой, так как золото считалось «царём металлов»).
Сажа – углерод с примесью смолистых веществ.
Для получения стержневых электродов сажу и графит смешивают со связующим материалом, в качестве которого используют каменноугольную смолу, а иногда и жидкое стекло («силикатный клей»).
Антрацит – блестящий, черного цвета ископаемый уголь, горит слабым пламенем, почти без дыма. Угольные порошки для микрофонов получают дроблением антрацита.
Достарыңызбен бөлісу: |