materiały elektryczne
Na podstawie wyjaśnień do pytań egzaminacyjnych UKE
Materiały elektryczne dzielimy na przewodniki, półprzewodniki i izolatory w zależności od ich zdolności do przewodzenia prądu. Izolatory (dielektryki) jak szkło, ceramika czy teflon mają rezystywność powyżej 10^8 Ω·m i praktycznie nie przewodzą prądu. Półprzewodniki (krzem, german) mają rezystywność pośrednią i ich przewodnictwo zależy od temperatury oraz domieszek.
Izolatory (dielektryki) to materiały o bardzo wysokiej rezystywności (>10^8 Ω·m), w których elektrony są silnie związane z atomami i nie mogą swobodnie się przemieszczać. Stosowane są do izolacji przewodów, w kondensatorach jako dielektryk, oraz w izolatorach antenowych. Przy dostatecznie wysokim napięciu każdy izolator ulega przebiciuektrycznemu.
German (Ge) to półprzewodnik z grupy IV układu okresowego o przerwie energetycznej 0,67 eV. Był pierwszym materiałem używanym do produkcji tranzystorów i diod (lata 1940-50). Obecnie dominuje krzem (Si, 1,12 eV), ale german znajduje zastosowanie w detektorach podczerwieni i tranzystorach SiGe pracujących na bardzo wysokich częstotliwościach.
Pytania egzaminacyjne (3)
d1-1 Który z poniższych materiałów jest dobrym izolatorem elektrycznym?
Który z poniższych materiałów jest dobrym izolatorem elektrycznym?
Szkło jest jednym z najlepszych izolatorów elektrycznych — jego rezystywność jest rzędu 10^10–10^14 Ω·m. Grafit jest dobrym przewodnikiem prądu, ponieważ ma wolne elektrony w swojej strukturze krystalicznej. Krzem to półprzewodnik — przewodzi prąd w określonych warunkach, ale nie jest izolatorem. Izolatory to materiały, które praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego ze względu na brak swobodnych nośników ładunku.
Tip: Grafit przewodzi (ołówek!), krzem to półprzewodnik (procesory!) — zostaje szkło jako izolator.
d1-67 Izolatorami nazywamy materiały które:
Izolatorami nazywamy materiały które:
Izolatory (dielektryki) to materiały, które nie przewodzą prądu elektrycznego w normalnych warunkach, ponieważ nie mają swobodnych nośników ładunku. Ich elektrony są silnie związane z atomami. Przykłady: szkło, ceramika, guma, plastik, teflon. Izolatory mają rezystywność powyżej 10^8 Ω·m.
Tip: Izolatory = NIE przewodzą prądu. Prosta definicja — wybierz odpowiedź, która to mówi wprost.
d1-69 Który z materiałów ma własności półprzewodnikowe?
Który z materiałów ma własności półprzewodnikowe?
German (Ge) jest półprzewodnikiem — materiałem o rezystywności pośredniej między przewodnikami a izolatorami. Był pierwszym materiałem półprzewodnikowym szeroko stosowanym w elektronice (tranzystory, diody), zanim został w większości zastąpiony przez krzem. German ma węższą przerwę energetyczną (0,67 eV) niż krzem (1,12 eV).
Tip: Półprzewodniki: krzem (Si) i german (Ge) — to dwa najważniejsze. German jest 'tym starszym bratem' krzemu.