Меню

Электрический ток в полупроводниках это направленное движение заряженных частиц



Что такое электрический ток — простыми словами. Как он протекает в проводе: от + к — или от — к +

Электрический ток это упорядоченное(направленное) движение заряженных частиц! Все верно, но не достаточно для более полного понимания об электрическим токе. Итак, что же такое электрический ток?!

Направление движение электрона и тока в проводнике

Все вещества состоят из молекул , молекулы состоят из атомов . Любой предмет состоит из миллионов и даже миллиардов атомов. Если возьмем в качестве примера какой-нибудь парк и будем смотреть на него издалека, то нам он будет казаться чёрной точкой или черной полосой. Если подойти поближе к парку, то мы будем видеть уже не темную точку, а отдельные скамейке, деревья.

Точно также и c куском металлического предмета. Как парк состоит из многих предметов, если подойти близко к нему, то мы их увидим, так и кусок металла состоит из огромного количества частиц . Молекулы одного вещества отличаются от молекул другого вещества, точнее отличной атомы этих молекул.

Атомы меди иные чем, например, атома кислорода. В металле или в другом веществе, среди отдельных атомов находятся некоторое количество свободных электронов , не принадлежащих ни одному из атомов. Эти электроны беспорядочно движутся среди атомов.

Кристаллическая решетка металла и атом меди со свободными электронами

Если к концам этого металлического предмета присоединить батарейку, то свободные электроны (отрицательные заряды), начнут двигаться между атомами внутри этого металлического предмета в сторону плюса батарейки . Это связано с тем, что разные заряды притягиваются друг к другу, а одноимённые заряды, наоборот, отталкиваются друг от друга.

Движение электронов в проводнике под действием электрического поля от (-) к (+)

Свободные электроны(отрицательные заряды) в металлическом предмете притягиваются к плюсу питания . За счёт этого электроны начинает двигаться упорядоченно , а не хаотически. Это упорядоченное движение электронов внутри металлического предмета и есть электрический ток .

Читайте также:  Мощность холостого хода двигателя постоянного тока

Направление протекания тока в проводнике от плюса(+) источника энергии к минусу(-)

Электроны движутся в проводниках от минуса к плюсу. Но принято считать, что ток течет в обратном направлении от плюса к минусу, так как по проводам перемещаются положительные заряды .

Чем больше зарядов протекает в металле, тем больше величина тока. В проводнике электроны перемещаются легко, но есть и непроводники(диэлектрики). В них нет свободных электронов, и поэтому, ток через изоляторы не протекает .

Если возьмём какой-нибудь маленький ручеек и сравним с огромной рекой, то потоки воды в них сильно отличаются. Слабый поток воды ручейка может привести в движение какое-нибудь небольшое колесо. И если этот поток сильнее, то и колесо можно брать побольше.

Достаточно сильный поток воды сможет привести в движение больше колесо или какой-нибудь мини генератор. А если взять огромную реку, поставить поперёк течения огромное колесо генератора , то этот поток воды сможет привести в движение вал генератора.

Если говорить о единицы измерения потока воды то, её количество, протекающее через поперечное сечение реки в единицу времени, то это литр в секунду .

Величина электрического тока , то есть количества зарядов через сечение проводника в единицу времени, это Ампер . Источниками электрического тока являются, в том числе, батарейка.

Движение электрона в проводнике

Для измерения величины электрического тока в электротехнике пользуются амперметром. Таким образом электрический ток , это упорядоченное движение электрических зарядов как положительных, так и отрицательных. К интенсивности, или сила тока определяется количеством электрического заряда, времени. Ток представляет собой скорость изменения заряда во времени. Величина заряда очень мала, отрицательный заряд одного электрона q.

В физике за положительное направление тока условно принимается направление движения положительного заряда, в противном случае ток отрицательный. При решении задач по электротехнике нам часто не известно истинное направление движения зарядов, поэтому задаются условно положительным направлением тока. Условно положительное направление обозначают стрелкой.

Читайте также:  Что такое емкостный ток замыкания

Таким образом для того, чтобы ток начал протекать по проводнику, необходимо:

  • наличие свободных носителей заряда
  • электрическое поле

Электрическое поле обеспечивает любой источник питания или ЭДС(электродвижущая сила).

Про источники энергии мы поговорим уже в другой статье.

Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации. Спасибо за внимание!

Источник

Электрический ток в полупроводниках

Электрический ток в полупроводниках – это направленное движение дырок и электронов, на которое оказывает влияние электрическое поле.

В результате экспериментов было отмечено, что электрическому току в полупроводниках не сопутствует перенос вещества – в них не происходят какие-либо химические изменения. Таким образом, носителями тока в полупроводниках можно считать электроны.

Способность материала к формированию в нём электрического тока может быть определена удельной электропроводимостью. По данному показателю проводники занимают промежуточную позицию между проводниками и диэлектриками. Полупроводники – это различные виды минералов, некоторые металлы, сульфиды металлов и т.д. Электрический ток в полупроводниках возникает из-за концентрации свободных электронов, которые могут направленно передвигаться в веществе. Сравнивая металлы и проводники, можно отметить, что существует различие между температурным влиянием на их проводимость. Повышение температуры ведёт к уменьшению проводимости металлов. У полупроводников показатель проводимости увеличивается. Если в полупроводнике увеличится температура, то движение свободных электронов будет более хаотичным. Это связано с повышением числа столкновений. Однако в полупроводниках, по сравнению с металлами, существенно повышается показатель концентрации свободных электронов. Данные факторы оказывают противоположное влияние на проводимость: чем больше столкновений, тем меньше проводимость, чем больше концентрация, тем она выше. В металлах нет зависимости между температурой и концентрацией свободных электронов, так что с изменением проводимости при повышении температуры только понижается возможность упорядоченного перемещения свободных электронов. Что касается полупроводников, то показатель влияния повышения концентрации более высокий. Таким образом, чем больше будет расти температура, тем большей будет проводимость.

Читайте также:  Как посчитать нагрузку трансформатора по току

Существует взаимосвязь между движением носителей заряда и таким понятием, как электрический ток в полупроводниках. В полупроводниках появление носителей зарядов характеризуется различными факторами, среди которых особо важными являются температура и чистота материала. По чистоте полупроводники делятся на примесные и собственные.

Что касается собственного проводника, то влияние примесей при определённой температуре не может считаться для них существенным. Поскольку в полупроводниках ширина запрещённой зоны невелика, в собственном полупроводнике, когда температура достигает абсолютного нуля, происходит полное заполнение валентной зоны электронами. Но зона проводимости является полностью свободной: в ней нет электропроводимости, и она функционирует как идеальный диэлектрик. При других температурах существует вероятность того, что при тепловых флуктуациях определённые электроны могут преодолеть потенциальный барьер и оказаться в зоне проводимости.

Принцип термоэлектрического эффекта Томсона: когда пропускают электрический ток в полупроводниках, вдоль которых существует температурный градиент, в них, кроме джоулева тепла, будет происходить выделение или поглощение дополнительных количеств тепла в зависимости от того, в каком направлении будет течь ток.

Недостаточно равномерное нагревание образца, имеющего однородную структуру, оказывает влияние на его свойства, в результате чего вещество становится неоднородным. Таким образом, явление Томсона является специфическим явлением Пельте. Единственная разница заключается в том, что различный не химический состав образца, а неординарность температуры вызывает эту неоднородность.

Источник

Adblock
detector