什么是導(dǎo)體?
能良好地傳導(dǎo)電流的物體叫做導(dǎo)體。用導(dǎo)體制成的電氣材料叫做導(dǎo)電材料,金屬是常用的導(dǎo)電材料。除了金屬以外,其他如大地、人體、天然水和酸、堿、鹽類以及它們的溶液,都是導(dǎo)電體。
金屬之所以能夠良好地傳導(dǎo)電流,是由其原子結(jié)構(gòu)決定的。金屬原子最外層的電子與原子核結(jié)合得比較松散,因此這部分電子很容易脫離自己的原子核,和別的原子核結(jié)合,失去電子的原子又會(huì)有新的電子來結(jié)合,這樣一連串的過程就是導(dǎo)電的過程。銀的電阻系數(shù)最小,導(dǎo)電性能最好,但由于其價(jià)格昂貴,只在極少數(shù)地方(如開關(guān)觸頭等處)采用,一般電氣設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)電材料是銅和鋁。
還有一些材料雖然能導(dǎo)電,但電阻系數(shù)較大,人們常常把它作為電阻材料或電熱材料應(yīng)用于某些電器中,比如用作電爐或電烤箱中的電熱絲等。
什么是絕緣體?
不能導(dǎo)電或者導(dǎo)電能力極差的物體叫做絕緣體。由于絕緣體的原子結(jié)構(gòu)與導(dǎo)體不同,它的電子和原子核結(jié)合得很緊密,極難分離,將此類物質(zhì)接上電源時(shí),流過的電流極小(幾乎接近零)。我們可以利用它的絕緣作用把電位不同的帶電體隔離開來。
一般來講,對(duì)絕緣體材料的要求是:具有極高的絕緣電阻和耐電強(qiáng)度,具有較好的耐熱和防潮性能,同時(shí)應(yīng)有較高的機(jī)械強(qiáng)度,工藝加工方便等。
空氣是大家十分熟悉的,它作為一種天然的絕緣材料被人們廣泛地利用,紙、礦物油、玻璃、云母、橡膠和陶瓷等都是應(yīng)用非常廣泛的絕緣材料。近年來,由于有機(jī)合成工業(yè)的興起,各種各樣的絕緣材料不斷問世,為新型電氣設(shè)備的制造提供了良好的條件。
絕緣材料在電和熱的長期作用下,特別是在有化學(xué)腐蝕的情況下,會(huì)逐步老化,降低它原有的電氣和機(jī)械性能,有時(shí)甚至可能完全喪失絕緣性。所以經(jīng)常檢查絕緣性能是電氣設(shè)備維修中的主要工作之一。絕緣電阻是絕緣材料的主要技術(shù)指標(biāo)。常常用兆歐表來測(cè)量設(shè)備的絕緣電阻,一般低壓電器設(shè)備的絕緣電阻應(yīng)大于0. 5mω,對(duì)于移動(dòng)電器和在潮濕地方使用的電器,其絕緣電阻還應(yīng)再大一些。
什么是半導(dǎo)體?
所謂半導(dǎo)體,顧名思義,就是它的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間,如硅、鍺、硒及大多數(shù)金屬氧化物和硫化物都是半導(dǎo)體。
半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力在不同條件下有很大的差別。例如有些半導(dǎo)體(如鈷、錳、鎳等的氧化物)對(duì)溫度的反應(yīng)特別靈敏,環(huán)境溫度增高時(shí),它們的導(dǎo)電能力要增強(qiáng)很多,利用這種特性就做成了各種熱敏電阻。又如有些半導(dǎo)體(如鎘、鉛等的硫化物與硒化物)受到光照時(shí)其導(dǎo)電能力變得很強(qiáng),無光照時(shí)又變得像絕緣體那樣不導(dǎo)電,利用這種特性就做成了各種光敏電阻。
更重要的是,如果在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的某種雜質(zhì)后,它的導(dǎo)電能力就可增加幾十萬乃至幾百萬倍。例如在純硅中摻入百萬分之一的硼后,硅的電阻率就從大約2×103ω·m減小到4×10-3ω·m左右。利用這種特性就做成了各種不同用途的半導(dǎo)體器件,如半導(dǎo)體二極管、三極管、場效應(yīng)管及晶閘管等。