1. Провідникові матеріали . Загальні відомості

В якості провідників електричного струму можуть бути використані як тверді тіла, так і рідини, а при відповідних умовах і гази. До провідниковим матеріалами в електротехніці відносяться метали, їх сплави, контактні металокерамічні композиції і електротехнічний вугілля. Найважливішими практично застосовуваними в електротехніці твердими провідникові матеріали є метали і їх сплави, характеризуються електронною провідністю; основний параметр для них - питомий електричний опір в функції температури. Діапазон питомих опорів металевих провідників досить вузький і становить від 0,016 мкОм 0 м для срібла до 1,6 мкОм 0 м для жаростійких железохромоалюмініевих сплавів. Електричний опір графіту з збільшенням температури проходить через мінімум з наступним поступовим підвищенням. За родом застосування провідникові матеріали поділяються на групи: провідники з високою провідністю - метали для проводів ліній електропередачі і для виготовлення кабелів, обмотувальних та монтажних проводів для обмоток трансформаторів, електричних машин, апаратури тощо; конструкційні матеріали - бронзи, латуні, алюмінієві сплави і т.д., які застосовують для виготовлення різних струмоведучих частин; сплави високого опору - призначені для виготовлення додаткових опорів до вимірювальних приладів, зразкових опорів і магазинів опорів, реостатів і елементів нагрівальних приладів, а також сплави для термопар, компенсаційних проводів і т.п.; контактні матеріали - застосовувані для пар нероз'ємних, розривних і ковзних контактів; матеріали для пайки всіх видів провідникових матеріалів. Механізм проходження струму в металах зумовлений рухом (дрейфом) вільних електронів під впливом електричного поля; тому метали називають провідниками з електронною електропровідністю або провідниками першого роду. Напівпровідниками називають речовини, питома провідність яких має проміжне значення між питомими проводимостями металів і діелектриків. Напівпровідники одночасно є поганими провідниками і поганими діелектриками. Кордон між напівпровідниками і діелектриками умовна, так як діелектрики при високих температурах можуть вести себе як напівпровідники, а чисті напівпровідники при низьких температурах ведуть себе як діелектрики. У металах концентрація електронів практично не залежить від температури, а в напівпровідниках носії заряду виникають лише при підвищенні температури або при поглинанні енергії від іншого джерела. Електроізоляційними матеріалами або діелектриками називаються речовини, за допомогою яких здійснюється ізоляція елементів або частин електроустаткування, що знаходяться під різними електричними потенціалами. У порівнянні з провідникові матеріали діелектрики володіють значно великим електричним опором. Характерною властивістю діелектриків є можливість створення в них сильних електричних полів і накопичення електричної енергії. Це властивість діелектриків використовується в електричних конденсаторах і інших пристроях. Згідно агрегатному стану діелектрики діляться на газоподібні, рідкі та тверді. Особливо великою є група твердих діелектриків (високополімера, пластмаси, кераміка та ін.)

38.Напівпровідник –це матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діалектрика. Розрізняють власні та домішкові напівпровідники. Власними напівпровідниками є хімічно чисті напівпровідники, а їх провідність називається власною провідністю. Таким чином, власна провідність напівпровідників виявляється у хімічно чистих напівпровідників (власних напівпровідників), таких як германій – Ge, селен – Se, сполуки CdS).

Провідність напівпровідників, зумовлена домішками, називається домішковою провідністю, а самі напівпровідники – домішковими напівпровідниками.Домішками є атоми сторонніх елементів, надлишкові атоми, пусті вузли або атоми в міжвузлях і механічні дефекти. Наявність в напівпровіднику домішки суттєво змінює його провідність.Отже, в напівпровідниках з домішкою, валентність якої на одиницю більша, ніж валентність основних атомів, носіями струму є електрони, виникає електронна домішкова провідність n-типу.

Електронно-дірковий перехід (скорочено p‑n перехід) — основний елемент сучасних напівпровідникових приладів (діодів, транзисторів та інших); p‑ n перехід виникає на межі між дірковою та електронною областями одного кристалу. Однак його не можна створити шляхом простого стикування напівпровідникових пластин p‑ та n‑ типу, оскільки при цьому неминучий проміжний шар повітря, окислів або поверхневого забруднення. Крім цього неможливо зістикувати пластини так, щоб відстань між їх краями була меншою (або по крайній мірі рівною) за відстань між атомами кристалічної решітки кристалу. Тому перехід виготовляється в єдиному кристалі напівпровідника, у якому при легуванні донорами й акцепторами отримана досить різка межа між p‑ та n‑ областями. Електронно-дірковий перехід володіє цілим спектром цікавих властивостей, які дозволяють створювати на його основі різні напівпровідникові прилади.