Conducenti, isolanti e semiconduttori

IL conducenti, isolanti e semiconduttori Sono tipi di materiali che presentano comportamenti diversi di fronte all'elettricità. I conducenti offrono strutture al flusso di corrente elettrica, mentre gli isolanti lo ostacolano.

Secondo questo criterio, sostanze e composti sono divisi in tre categorie principali:

• Autisti
• Isolante
• Semiconduttori

I materiali conduttivi, come suggeriscono il nome, consentono il passaggio della corrente elettrica attraverso di essi, con una facilità maggiore o minore. D'altra parte, gli isolanti non conducono bene l'elettricità, mentre i semiconduttori si comportano come conducenti o isolanti in determinate circostanze circostanze.

La distinzione tra materiali è molto importante nell'elettricità, quando si seleziona il più appropriato per una determinata funzione. Ad esempio, i fili destinati a condurre l'elettricità richiedono buoni driver, tuttavia, il loro rivestimento deve essere di materiale isolante in modo che possano manipolare in modo sicuro.

Per quanto riguarda i semiconduttori, sono essenziali nella produzione di componenti elettronici, così importanti per la tecnologia moderna.

Il fatto che un materiale risponda all'elettricità in un certo modo, dipende da quanto fermamente l'atomo per i suoi elettroni più esterni, che sono i più facili da mobilitare, poiché sono più lontani dal nucleo e dal resto degli elettroni e dal resto degli elettroni Proteggerlo a questo.

Quando il nucleo attira elettrostaticamente, saldamente a tutti i suoi elettroni, il materiale si comporta come un isolante, ma se esiste uno o più elettroni debolmente soggetti nello strato più esterno, la sostanza sarà un conduttore.

La temperatura può anche avere una grande influenza, poiché a temperature vicine allo zero assoluto, alcuni metalli diventano superconduttori, poiché la loro conducibilità aumenta infinitamente. In intervalli di temperatura più elevati, alcuni composti non metallici diventano anche superconduttori.

	Autisti	Isolante	Seminduttori
Cariche elettriche	Facilitare il trasporto di cariche elettriche all'interno.	Ostacolano il passaggio delle cariche elettriche.	In determinate condizioni, lascia che l'attuale passi in un certo senso.
Elettroni	Da 1 a 3 elettroni liberi nel suo strato più esterno.	Tra 5 e 9 elettroni nel suo strato esterno.	4 elettroni nel suo strato esterno.
Carattere metallico	La maggior parte sono metalli.	Metalli.	Semiconduttori puri come Germanio e silicio.
Link	Formano collegamenti metallici.	Collegamenti ionici.	Legame covalente.
Conduttività	Alto.	Basso o quasi zero.	Intermedio, ma può essere modificato aggiungendo impurità.
Stato	Per lo più solido, con eccesso come soluzioni saline, acqua di mare, mercurio e gas ionizzati.	Solido, liquido e gassoso.	Sempre solido, tranne il silicone amorfo e alcuni liquidi.
Applicazioni	Circuiti elettrici, creazione di campi elettromagnetici.	Proteggono evitando le scosse elettriche, aumentano la capacità quando intercaro tra le piastre di un condensatore, incanalano la corrente evitando le perdite elettriche.	Funzionano come driver o come non condotti. Elaborazione di diodi e transistor.
Esempi	Rame, argento, oro, grafite.	Legno, plastica, mica.	Silicone, Germanio.

Materiali conduttivi

Definizione

Questi sono materiali con cui la corrente elettrica scorre più facilmente, grazie al fatto che hanno tra uno e tre elettroni liberi nello strato elettronico più esterno, facili da mobilitare con poca energia.

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Caratteristiche

Le caratteristiche principali dei conduttori elettrici sono:

• Hanno tra 1 e 3 elettroni liberi che, essendo debolmente soggetti al nucleo atomico, possono spostarsi da un atomo all'altro con relativa facilità, per stabilire una corrente elettrica.
• Inoltre, i buoni conduttori elettrici conducono anche bene il calore.
• Sono quasi sempre metalli, come rame e alluminio. La grafite e alcuni acidi, idrossidi e soluzioni saline sono anche driver eccezionalmente buoni.
• I metalli conduttivi hanno una brillantezza particolare.
• Sono per lo più solidi, tranne il mercurio e l'acqua di mare, che sono liquidi. Per ionizzare, gas come l'aria possono diventare conduttori elettrici.
• La conduttività elettrica è l'entità che quantifica il bene il driver un materiale, le alte conduttività sono tipiche dei buoni driver. Il grafene è il materiale più conducibilità noto.

Inoltre, sono auspicabili le seguenti caratteristiche: resistenza ad alte temperature, duttilità e malleabilità, per dare la forma appropriata all'elemento conduttivo, secondo l'uso che verrà dato ad esso. La resistenza alla temperatura è importante, poiché ogni volta che la corrente circola attraverso un driver, il calore viene staccato dall'effetto Joule.

Funzioni

I conducenti vengono utilizzati principalmente per condurre corrente elettrica e per immagazzinare energia. Queste sono le sue funzioni principali:

-Trasporta la corrente elettrica, quando fanno parte dei cavi energetici che alimentano diverse case, industrie e dispositivi. Inoltre, i circuiti stampati contengono sottili percorsi di rame per collegare elementi elettronici.

-Fornire un percorso a scarichi elettrici indesiderati, come nel caso di parafulmini.

-Produrre condensatori e bobine che immagazzinano energia elettromagnetica.

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-Generare campi elettromagnetici per sfruttare l'induzione elettromagnetica, come con i trasformatori.

-Interrompere il flusso di corrente quando necessario, ad esempio, in caso di sovraccarico, per i quali vengono utilizzati i conducenti con basso punto di fusione. Le leghe d'argento sono appropriate per la produzione di elementi come i fusibili.

-Fare materiali di saldatura.

Esempi

I conduttori elettrici sono classificati come:

• Metalli
• Nessun metallo

La stragrande maggioranza sono metalli, tra cui:

-Rame

-Alluminio

-Oro

-Argento

-Acqua di mare (senza metallo)

-Ferro

-Grafite e grafene (non metal)

-Lattina

-Wolframio

-Bronzo (rame e lega di stagno)

-Ottone (rame e lega di zinco)

-Acciaio rivestito in alluminio.

Materiali isolanti

Definizione

Sono i materiali attraverso i quali la corrente elettrica non scorre facilmente. Come regola generale, non conducono bene il calore, sebbene ci siano eccezioni come il diamante, che è un eccellente conduttore di calore, ma non l'elettricità (tranne quando subisce deformazioni su una scala molto piccola: la nanoscala, secondo recenti studi ).

Caratteristiche

Le caratteristiche principali degli isolanti sono:

-Mancano elettroni gratuiti.

-Hanno tra 5 e 8 elettroni nel loro strato più esterno.

-Hanno una conduttività molto bassa.

-Alcuni isolanti consentono la formazione di dipoli elettrici all'interno, quando sono sotto l'azione di un campo elettrico. Questi isolanti sono noti come dielettrici.

-Sono costituiti da sostanze non metalliche, che sono in grado di essere organici o inorganici. Ad esempio, la seta, un materiale tessile derivato dal verme di seta, è un eccellente isolante.

Inoltre, è molto desiderabile che un buon isolante abbia:

• Resistenza alla temperatura senza deformarsi o cracking
• Stabilità prima dell'azione della luce solare, diversi prodotti chimici, ossigeno e altri agenti
• Resistenza meccanica alle deformazioni.

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Funzioni

-Rivestire i cavi del conduttore corrente, per evitare perdite e proteggere gli utenti.

-Deviare la corrente elettrica, impedendo che circola su determinati percorsi.

-Separare i driver l'uno dall'altro o prevenire il contatto con altre parti metalliche, per evitare danni al dispositivo e a coloro che lo manipolano.

-Aumenta la capacità nei dispositivi che immagazzinano elettricità, chiamati condensatori.

Esempi

C'è un'ampia varietà di materiali isolanti:

-Plastica

-Mica

-Legna

-sughero

-Carta

-Cellulosa

-Olio

-Fibre come seta e cotone

-Gomma (naturale e sintetico)

-Quarzo

-Vetro, pyrex e porcellana

-Amianto

-Marmo

-Resine

-Polistirolo

-Aria (a temperatura ambiente)

Materiali a semiconduttore

Definizione

I semiconduttori si comportano come driver o isolanti, a seconda di determinate condizioni di temperatura, esposizione a campi elettromagnetici, pressione e altri fattori.

Caratteristiche

Il più notevole nei semiconduttori sono:

-L'esistenza di 4 elettroni nel suo ultimo strato.

-Conduttività intermedia tra driver e isolanti.

-Sindacati tra atomi attraverso collegamenti covalenti.

-Aumento della conduzione elettrica con la temperatura, contrariamente a ciò che accade nei metalli, la cui conducibilità diminuisce con la temperatura, a causa dell'agitazione termica.

Funzioni

-Sono essenziali nella produzione di componenti elettronici come diodi e transistor, la base di chip e microprocessori.

-Sono anche usati per realizzare sensori di vari tipi.

Esempi

Il silicio (l'elemento più abbondante nella crosta terrestre) e Germanio sono gli elementi dei semiconduttori per eccellenza, ma si comportano anche come semiconduttori:

-Ossigeno

-Cadmio

-Zolfo

-Selenio

-Gallio Arseniuro

-Incontro

-Composti indiani (solfuro, arseniuro, antimonurio e fosfuro)