.
Меню сайта
|
ПОЛУПРОВОДНИКИ. Проводники и изоляторыПОЛУПРОВОДНИКИ. Проводники и изоляторыВ современной технике много чудес, о которых совсем недавно можно было только мечтать. Представьте себе радиоприемник, который спрятан в пилюле, похожей на лекарственную. Ее можно проглотить, и пойдут радиосигналы прямо из желудка, они расскажут врачам о состоянии внутренних органов больного. Приборы космического корабля питаются электрическим током от маленьких темных пластинок, сложенных в виде щита. Солнечный свет падает на пластинки и превращается в электрическую энергию. Существует устройство, которое зимой обогревает дом за счет мороза, а летом охлаждает его за счет уличной жары. Созданы термометры величиной с булавочную головку, холодильники не больше наперстка И многие другие удивительные и полезные приборы. Во всех этих приборах действуют полупроводниковые материалы. Полупроводники широко и многообразно применяются в современной технике. К ним относится много веществ: кристаллы германия, кремния, селена, углерода, разнообразные сплавы и окислы. Есть полупроводники стекловидные и даже жидкие. Наука о полупроводниках появилась совсем недавно. И сейчас во всем мире исследуются их свойства. В нашей стране этой проблемой занимаются многочисленные коллективы специалистов, в том числе целая школа ученых, созданная крупнейшим советским физиком академиком А. Ф. Иоффе.
ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫМедная проволока хорошо проводит электрический ток. Поэтому медь, как и другие металлы, называют проводником. А фарфоровый ролик или какой-нибудь предмет из резины, эбонита не пропускают ток. Это — изоляторы. Любое вещество построено из очень большого количества атомов. А в каждом атоме есть сравнительно массивное, положительно заряженное ядро, вокруг которого кружатся электроны — легкие частицы, несущие отрицательный заряд. И вот оказывается, что наружные, так называемые валентные электроны атомов (те самые, что создают химические связи) ведут себя в проводниках иначе, чем в изоляторах. В металле валентные электроны не удерживаются у атомов, соскакивают с них и свободно блуждают, образуя внутри металла своеобразный электронный газ. Правда, частицы этого газа — электроны — не могут уйти из металла. Общее притяжение положительно заряженных ядер надежно удерживает электронный газ внутри металлического предмета. Можно считать, что валентные электроны там обобществлены: принадлежат сразу всем атомам вместе, а не каждому из них в отдельности. Стоит прижать металлическую проволочку к полюсам электрической батареи, как частички электронного газа подхватываются электрическим полем и устремляются к положительному полюсу. По металлу начинает течь электрический ток (рис. 1). Из школьных опытов читатель, вероятно, помнит, что при нагревании проводника его электропроводность падает. Спираль электрической плитки сразу после включения в сеть обладает значительно меньшим сопротивлением, чем когда докрасна раскалится. Как это можно объяснить? Электронный поток в металле пробивается через кристаллическую решетку атомов, лишенных внешних электронов. Но ведь атомы не стоят неподвижно. Чем выше температура, тем сильнее колеблется решетка. И электронному потоку все труднее пробиваться сквозь нее, ибо раскачивающиеся из стороны в сторону атомы сбивают электроны с пути. В фарфоре, как и в любом другом изоляторе, дело обстоит иначе. Электронного газа там нет, атомы крепко удерживают свои внешние электроны (рис. 2). В изоляторе нечему переносить ток. Правда, если очень сильно разогреть изолятор, его иногда все же можно сделать электропроводным: при интенсивном тепловом движении атомы начнут терять валентные электроны, которые и станут носителями тока. На этом принципе, кстати сказать, устроены «градусники», измеряющие очень высокую температуру (выше тысячи градусов).
|
ПОИСК
Block title
|