Izolatory i metale – teoria pasmowa ciał stałych Alicja Basista Grupa 1 Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Kierunek: Górnictwo i Geologia Kraków, 25.04.2016

O czym będziemy mówić? Prąd Teoria pasmowa Izolatory Metale Przewodnictwo Teoria pasmowa Izolatory Metale

Prąd elektryczny

Prąd elektryczny - definicja Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Ruchowi chaotycznemu nie towarzyszy przepływ prądu.

Materiały przewodzące Do materiałów przewodzących prąd elektrycznych zaliczamy materiały, których rezystywność mierzona w temperaturze +20◦C jest mniejsza bądź równa 10−4 [Ωm]

Ciała stałe Komórka elementarna miedzi krzemu

Właściwości elektryczne ciał stałych Opór elektryczny właściwy ρ [Ω·m] Temperaturowy współczynnik oporu α [K-1] Koncentracja nośników ładunku n

Podział ciał stałych Przewodniki Izolatory Półprzewodniki miedź diament krzem

Klasyczna elektronowa teoria przewodnictwa Przewodnictwo zależy od temperatury, defektów struktury krystalograficznej oraz od występowania w strukturach zanieczyszczeń

Kryształ idealny miałby opór równy zero

Poziomy energetyczne w krysztale

Teoria pasmowa – proste podejście

Wzajemne ułożenie pas energetycznych a rodzaj ciała stałego

Izolatory - definicja Ciało stałe jest izolatorem kiedy po przyłożeniu do niego różnicy potencjałów nie powoduje przepływu prądu elektrycznego. Czyli najprościej mówiąc izolatory nie przewodzą prądu, gdyż nie posiadają swobodnych cząstek  naładowanych.

Izolatory Skok wzwyż rekord: 2,45 m Eg diamentu odpowiadałaby w takim przypadku wysokości: 518 m

Metale - definicja Ciała stałe, które przewodzą prąd, ponieważ elektrony w najwyższym obsadzonym paśmie mogą z łatwością przejść do wyższych stanów energetycznych istniejących w tym samym paśmie.

Metale Istnieje wiele nieobsadzonych stanów o zbliżonych energiach, do których mogą przejść elektrony powodując przepływ prądu

Podsumowanie Znaczenie materiałów przewodzących w technice jest ogromne, ponieważ mają one za zadanie przeciwdziałać przepływowi prądu elektrycznego w niepożądanym kierunku lub kierować prąd w odpowiednim kierunku.

Literatura Halliday, Resnick, Walker Podstawy Fizyki tom 5 Pietnoczka A. Pasmowa teoria przewodnictwa elektrycznego Azaroff L. V. Struktura i własności ciał stałych Kąkol Z. Fizyka Notatki własne

Dziękuję za uwagę