к экзамену по электричеству / 1ЭС / классификация веществ по электрическим свойствам. диэлектрики

Классификация веществ по электрическим свойствам

Сверхпроводники.

Обладают высокой электрической проводимости

С понижением температуры электрическое сопротивление (ρ) всех металлов монотонно падает. Есть металлы и сплавы, у которых электрическое сопротивление при критической температуре резко падает до нуля – материал становится сверхпроводником. Сверхпроводимость обнаружена у 30 элементов и около 1000 сплавов.

Переход металла в сверхпроводящее состояние связывают с фазовым превращением. Сверхпроводящее состояние разрушается не только в результате нагрева, но также в сильных магнитных полях и при пропускании электрического тока большой силы.

Из всех элементов, способных переходить в сверхпроводящее состояние, ниобий (Nb) имеет самую высокую критическую температуру перехода (9,17^оК или -263,83^оС). 

Полупроводники – удельное электрическое сопротивление в пределах 10^-5-10⁸ Ом_*м, с ростом температуры уменьшается. Применяют для выпрямления, усиления электрических сигналов, превращения различных видов энергии в электрическую и т.д.

К полупроводниковым относятся материалы, обладающие удельным электрическим сопротивлением в пределах 10^-5– 10⁸Ом^.м. К таким материалам относятся 12 элементов (бор, алмаз, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк, сурьма, сера, селен, теллур, иод), представляющие простые полупроводники, а также многие химические соединения (карбид кремния – SiC, антимониды – ZnSb (цинк-сурьма), арсениды – GaS, сульфиды – ZnS, CdS, оксиды – ZnO, FeO). Из простых полупроводников наиболее распространены германий и кремний. Чем больше ширина запрещённой зоны, тем выше должна быть температура нагрева полупроводника для разрушения ковалентных связей и образования носителей тока. Так, у кремния ширина запрещённой зоны существенно выше, чем у германия, поэтому при нагреве кремний сохраняет высокие постоянные значения электрического сопротивления до больших температур. Это позволяет использовать кремниевые приборы для работы при более высоких температурах, чем кремниевые. Степень легирования, так же как и степень очистки, контролирует изменением электрического сопротивления. Специальными методами определяют тип проводимости, время жизни или диффузионную длину L (среднее время, в течение которого «живёт» носитель до своей рекомбинации, называют время жизни. Расстояние, которое успеет пройти за это время носитель, называют диффузионной длиной). 

Металлы

простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электропроводностью и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны (блеск и непрозрачность), пластичностью. в твёрдом состоянии имеют кристаллическое строение. В парообразном состоянии одноатомны.

Классификация диэлектриков

св-ва

1. Электронейтральность

2. нет свободных носителей зарядов

Неполярные диэлектрики. Нет дипольного момента молекул (NaCl). Ни одна молекула не имеет дипольного момента – сумма нулей равна 0.

Полярные диэлектрики. Есть дипольный момент, но он скомпенсирован. У каждой молекулы свое напр., а они стат.независимы. Так что в сумме снова 0. Вода.

Сегнетоэлектрики (ферромагнетики). Существует спонтанная поляризация в объеме вещества - когда при отсутствии внешнего электрического поля поле внутри не 0. Это из-за гистерезиса. Поляризованность в определенном диапазоне температур (точка Кюри).

Пьезоэлектрики. Поляризация за счет приложенного внешнего давления(кварц).

-деформация

Пироэлектрики. Есть поляризация за счет некомпенсированных зарядов на краю образца. при нагревании возникает дипольный момент.