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Conducteurs et diélectriques

Diapositives : 8 Mots : 168 Sons : 0 Effets : 0

Champ électrique dans la matière. Tout milieu affaiblit la force du champ électrique. Les caractéristiques électriques d'un milieu sont déterminées par la mobilité des particules chargées qu'il contient. Substances, conducteurs, semi-conducteurs, diélectriques. Substances. Les charges libres sont des particules chargées de même signe qui peuvent se déplacer sous l'influence d'un champ électrique. Les charges liées sont des charges dissemblables qui ne peuvent pas se déplacer sous l'influence d'un champ électrique indépendamment les unes des autres. Conducteurs. Les conducteurs sont des substances dans lesquelles des charges libres peuvent se déplacer dans tout le volume. Conducteurs - métaux, solutions de sels, acides, air humide, plasma, corps humain. - explorer.ppt

Conducteurs dans un champ électrique

Diapositives : 10 Mots : 282 Sons : 1 Effets : 208

Conducteurs dans un champ électrique. Il n'y a pas de champ électrique dans les autres conducteurs. Considérons le champ électrique à l'intérieur d'un conducteur métallique ... ... Diélectriques. Dans les diélectriques non polaires, le centre de la charge positive et négative coïncide. Dans un champ électrique, tout diélectrique devient polaire. Dipôle. Polarisation des diélectriques. - Conducteurs dans un champ électrique.ppt

Conducteurs dans un champ électrostatique

Diapositives : 11 Mots : 347 Sons : 0 Effets : 18

Conducteurs et diélectriques dans un champ électrostatique. Conducteurs dans un champ électrostatique Diélectriques dans un champ électrostatique. - Métaux; solutions liquides et électrolytes fondus; plasma. Les conducteurs comprennent : Les conducteurs dans un champ électrostatique. Evnesh. Le champ intérieur affaiblira le champ extérieur. EUR. Il n'y a pas de champ à l'intérieur d'un conducteur placé dans un champ électrostatique. Propriétés électrostatiques des conducteurs métalliques homogènes. Diélectriques. Polaire. Non polaire. Les diélectriques comprennent l'air, le verre, l'ébonite, le mica, la porcelaine, le bois sec. Diélectriques dans un champ électrostatique. - Conducteurs dans un champ électrostatique.ppt

Conducteurs et diélectriques

Diapositives : 18 Mots : 507 Sons : 0 Effets : 206

Champ électrique. Conducteurs et diélectriques dans un champ électrostatique. Conducteurs et diélectriques. Substances par conductivité. Le dernier électron. La structure des métaux. Conducteur métallique. Conducteur métallique dans un champ électrostatique. Structure diélectrique. La structure d'un diélectrique polaire. Diélectrique dans un champ électrique. Constante diélectrique du milieu. La loi de coulomb. Four micro onde. Four micro onde. Comment les micro-ondes chauffent les aliments. Puissance. - Conducteurs et diélectriques.ppt

Conducteurs dans un champ électrique diélectriques dans un champ électrique

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Sujet : "Conducteurs et diélectriques dans un champ électrique." Conducteurs. Charge à l'intérieur du conducteur. Selon le principe de superposition des champs, la tension à l'intérieur du conducteur est nulle. Sphère conductrice. Prenons un point A arbitraire. Les charges des zones sont égales. Induction électrostatique. Surfaces équipotentielles. Les poissons électriques les plus connus sont. Raie électrique. Anguille électrique. Diélectriques. Les diélectriques sont des matériaux qui n'ont pas de charges électriques gratuites. Il existe trois types de diélectriques : polaires, non polaires et ferroélectriques. - Conducteurs dans un champ électrique diélectriques dans un champ électrique.ppt

Champ électrique dans les diélectriques

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Les diélectriques ne conduisent pas l'électricité dans des conditions normales. Le terme « diélectriques » a été introduit par Faraday. Un diélectrique, comme toute substance, est constitué d'atomes et de molécules. Les molécules diélectriques sont électriquement neutres. Polarisation. L'intensité du champ dans le diélectrique. Sous l'action du champ, le diélectrique se polarise. Le champ résultant à l'intérieur du diélectrique. Champ. Déplacement électrique. Le champ extérieur est créé par un système de charges électriques gratuites. Théorème de Gauss pour un champ dans un diélectrique. Théorème de Gauss pour un champ électrostatique dans un diélectrique. Les propriétés des ferroélectriques dépendent fortement de la température. - Diélectrique.ppt

Polarisation diélectrique

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Polarisation des diélectriques. Constante diélectrique relative. Vecteur de polarisation. Mécanismes de polarisation. Polarisation spontanée. Polarisation migratoire. Types de polarisation élastique. Polarisation élastique ionique. Polarisation élastique dipolaire. Types de polarisation thermique. Polarisation thermique dipolaire. Polarisation thermique électronique. La constante diélectrique. Ferroélectrique. piézoélectriques. Les effets piézo ne sont observés que dans les cristaux sans centre de symétrie. Pyroélectrique. Les pyroélectriques sont spontanément polarisés le long de l'axe polaire. Photopolarisation. -

Diaporama

Texte de la diapositive : Conducteurs et diélectriques dans un champ électrostatique Artyom Mezhetskiy 10 "B" Réalisé par : Établissement d'enseignement municipal "École secondaire n° 30 de la ville de Belovo" Responsable : Popova Irina Aleksandrovna Belovo 2011

Texte de la diapositive : Plan : 1. Conducteurs et diélectriques. 2. Conducteurs dans un champ électrostatique. 3. Diélectriques dans un champ électrostatique. Deux types de diélectriques. 4. Constante diélectrique.

Texte de la diapositive : substances conductrices ; les conducteurs sont des substances qui conduisent le courant électrique ; il y a des charges libres ; les diélectriques ; ce sont des substances qui ne conduisent pas le courant électrique ; il n'y a pas de charges gratuites.

Texte de la diapositive : Structure des métaux + + + + + + + + + - - - - - - - - -

Texte de la diapositive : Conducteur métallique dans un champ électrostatique + + + + + + + + + - - - - - - - + + + + + Evneshn. EUR. Evneshn = Evnoutr. -

Texte du diapo : Conducteur métallique dans un champ électrostatique E externe = E interne Etot = 0 CONCLUSION : Il n'y a pas de champ électrique à l'intérieur du conducteur. Toute charge statique dans un conducteur est concentrée sur sa surface.

Texte de la diapositive : structure de la structure diélectrique du dipôle électrique de la molécule de chlorure de sodium - un ensemble de deux charges ponctuelles, de magnitude égale et de signe opposé. NaCl - - - - - - - - + - + -

Texte de la diapositive : Types de diélectriques Polaires Ils sont constitués de molécules qui n'ont pas les mêmes centres de distribution de charges positives et négatives, sel de table, alcools, eau, etc. Non polaires Ils sont constitués de molécules qui ont les mêmes centres de distribution de charges positives et négatives. gaz inertes, O2, H2, benzène, polyéthylène, etc.

Texte de la diapositive : La structure d'un diélectrique polaire + - + - + - + - + - + -

Diapositive numéro 10

Texte de la diapositive : Diélectrique dans un champ électrique + - + + + + + + + - E ext. E int. + - + - + - + - E int.< Е внеш. ВЫВОД: ДИЭЛЕКТРИК ОСЛАБЛЯЕТ ВНЕШНЕЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Diapositive numéro 11

Texte de la diapositive : La constante diélectrique du milieu - la caractéristique des propriétés électriques du diélectrique E Eo - la force du champ électrique dans le vide - la force du champ électrique dans le diélectrique - la constante diélectrique du milieu = Eo E

Diapositive numéro 12

Texte de la diapositive : Constante diélectrique des substances substance Constante diélectrique du milieu eau 81 kérosène 2,1 huile 2,5 paraffine 2,1 mica 6 verre 7

Diapositive numéro 13

Texte de la diapositive : Loi de Coulomb : l'intensité du champ électrique créé par une charge ponctuelle : q1 q2 r 2 q r 2

Diapositive numéro 14

Texte de la diapositive : tâche

Diapositive numéro 15

Texte de la diapositive : solution au problème

Diapositive numéro 16

Texte de la diapositive : Résolution de problèmes

Diapositive numéro 17

Texte de la diapositive : Résolution de problèmes

Diapositive numéro 18

Texte de la diapositive : Test n° 1 : Un corps chargé positivement est amené sur trois plaques de contact A, B, C. Les plaques B, C sont un conducteur et A est un diélectrique. Quelles charges seront sur les plaques une fois que la plaque B aura été complètement retirée ? Options de réponse

Diapositive numéro 19

Texte de la diapositive : 2 : une boule de métal chargée est successivement immergée dans deux liquides diélectriques (1< 2). Какой из нижеприведенных графиков наиболее точно отражает зависимость потенциала поля от расстояния, отсчитываемого от центра шара?

Diapositive numéro 20

Texte de la diapositive : 3 : lorsque l'espace entre les plaques d'un condensateur plat est complètement rempli d'un diélectrique, l'intensité du champ à l'intérieur du condensateur a changé 9 fois. Combien de fois la capacité a-t-elle changé ? A) Augmenté 3 fois. B) Diminué de 3 fois. C) Augmenté 9 fois. D) Diminué de 9 fois. E) N'a pas changé.

Diapositive numéro 21

Texte de la diapositive : 4 : Une charge positive a été placée au centre d'une sphère métallique à paroi épaisse et non chargée. Laquelle des figures suivantes correspond au schéma de distribution des lignes de force du champ électrostatique ?

Diapositive numéro 22

Texte de la diapositive : 5 : Laquelle des images suivantes correspond au modèle de distribution des lignes de force pour une charge positive et un plan métallique mis à la terre ?

Diapositive numéro 23

Texte de la diapositive : Références Kasyanov, V.A. Physique, 10e année [Texte] : manuel pour les écoles secondaires / V.А. Kasianov. - SARL "Drofa", 2004. - 116 p. Kabardin O.F., Orlov V.A., Evenchik E.E., Shamash S.Ya., Pinsky A.A., Kabardina S.I., Dik Yu.I., Nikiforov G.G., Shefer N .AND. "La physique. 10e année "," Éducation ", 2007

Diapositive numéro 24

Texte de la diapositive : Tout =)

Diapositive 2

Conducteurs et diélectriques dans un champ électrique Les particules chargées qui peuvent se déplacer librement dans un champ électrique sont appelées charges libres, et les substances qui les contiennent sont appelées conducteurs. Les conducteurs sont des métaux, des solutions liquides et des électrolytes fondus. Les charges libres dans un métal sont des électrons des couches externes des atomes qui ont perdu le contact avec eux. Ces électrons, appelés électrons libres, peuvent se déplacer librement à travers le corps métallique dans n'importe quelle direction. Dans des conditions électrostatiques, c'est-à-dire lorsque les charges électriques sont stationnaires, l'intensité du champ électrique à l'intérieur du conducteur est toujours nulle. En effet, si nous supposons qu'il y a encore un champ à l'intérieur du conducteur, alors des forces électriques proportionnelles à l'intensité du champ agiront sur les charges libres qu'il contient, et ces charges commenceront à se déplacer, ce qui signifie que le champ cessera d'être électrostatique. . Ainsi, il n'y a pas de champ électrostatique à l'intérieur du conducteur.

Diapositive 3

Les substances dans lesquelles il n'y a pas de charges libres sont appelées diélectriques ou isolants. Des exemples de diélectriques comprennent divers gaz, certains liquides (eau, essence, alcool, etc.), ainsi que de nombreux solides (verre, porcelaine, plexiglas, caoutchouc, etc.). Il existe deux types de diélectriques - polaires et non polaires. Dans une molécule diélectrique polaire, les charges positives sont principalement dans une partie de celle-ci (pôle "+") et les charges négatives sont dans l'autre (pôle "-"). Dans un diélectrique non polaire, les charges positives et négatives sont également réparties dans toute la molécule. Le moment dipolaire électrique est une grandeur physique vectorielle qui caractérise les propriétés électriques d'un système de particules chargées (répartition des charges) au sens du champ créé par celui-ci et de l'action des champs extérieurs sur celui-ci. Le système de charges le plus simple qui a un moment dipolaire défini (indépendamment du choix de l'origine) non nul est un dipôle (deux particules ponctuelles avec des charges opposées de même magnitude)

Diapositive 4

Le moment dipolaire électrique du dipôle en module est égal au produit de l'amplitude de la charge positive par la distance entre les charges et est dirigé d'une charge négative vers une charge positive, ou : où q est l'amplitude des charges, l est un vecteur avec un début dans une charge négative et une fin dans une charge positive. Pour un système de N particules, le moment dipolaire électrique est : Les unités du système du moment dipolaire électrique n'ont pas de nom spécial. En SI, c'est juste Kl · m. Le moment dipolaire électrique des molécules est généralement mesuré en Debyes : 1 D = 3,33564 · 10−30 C · m.

Diapositive 5

Polarisation diélectrique. Lorsqu'un diélectrique est introduit dans un champ électrique extérieur, une certaine redistribution des charges qui composent les atomes ou les molécules s'y produit. À la suite de cette redistribution, des charges liées non compensées en excès apparaissent à la surface de l'échantillon diélectrique. Toutes les particules chargées qui forment des charges liées macroscopiques font toujours partie de leurs atomes. Les charges liées créent un champ électrique qui, à l'intérieur du diélectrique, est dirigé à l'opposé du vecteur de l'intensité du champ externe. Ce processus est appelé polarisation diélectrique. En conséquence, le champ électrique total à l'intérieur du diélectrique s'avère être moins important que le champ externe. La quantité physique égale au rapport du module de l'intensité du champ électrique externe dans le vide E0 au module de l'intensité du champ total dans un diélectrique homogène E est appelée constante diélectrique de la substance :

Diapositive 6

Il existe plusieurs mécanismes de polarisation des diélectriques. Les principales sont les polarisations d'orientation et de déformation. La polarisation d'orientation ou dipolaire se produit dans le cas de diélectriques polaires constitués de molécules dans lesquelles les centres de distribution des charges positives et négatives ne coïncident pas. De telles molécules sont des dipôles électriques microscopiques - un ensemble neutre de deux charges, de magnitude égale et de signe opposé, situées à une certaine distance l'une de l'autre. Un moment dipolaire est possédé, par exemple, par une molécule d'eau, ainsi que des molécules d'un certain nombre d'autres diélectriques (H2S, NO2, etc.). En l'absence de champ électrique extérieur, les axes des dipôles moléculaires sont orientés aléatoirement en raison du mouvement thermique, de sorte qu'à la surface du diélectrique et en tout élément du volume, la charge électrique est en moyenne nulle. Lorsqu'un diélectrique est introduit dans un champ externe, une orientation partielle des dipôles moléculaires se produit. En conséquence, des charges liées macroscopiques non compensées apparaissent à la surface du diélectrique, créant un champ dirigé vers le champ externe

Diapositive 7

La polarisation des diélectriques polaires est fortement dépendante de la température, puisque le mouvement thermique des molécules joue le rôle d'un facteur de désorientation. La figure montre que dans un champ externe, des forces dirigées de manière opposée agissent sur les pôles opposés d'une molécule diélectrique polaire, qui tentent de faire tourner la molécule le long du vecteur d'intensité de champ.

Diapositive 8

Le mécanisme de déformation (ou élastique) se manifeste par la polarisation de diélectriques non polaires, dont les molécules ne possèdent pas de moment dipolaire en l'absence de champ extérieur. Avec la polarisation électronique, sous l'action d'un champ électrique, les couches d'électrons des diélectriques non polaires se déforment - les charges positives sont déplacées dans la direction du vecteur et les charges négatives dans la direction opposée. En conséquence, chaque molécule se transforme en un dipôle électrique dont l'axe est dirigé le long du champ externe. A la surface du diélectrique, des charges liées non compensées apparaissent, créant leur propre champ dirigé vers le champ externe. C'est ainsi que se produit la polarisation d'un diélectrique non polaire. Un exemple de molécule non polaire est la molécule de méthane CH4. Dans cette molécule, l'ion carbone quadruple ionisé C4– est situé au centre d'une pyramide régulière, aux sommets de laquelle se trouvent les ions hydrogène H+. Lorsqu'un champ externe est appliqué, l'ion carbone est déplacé du centre de la pyramide et la molécule a un moment dipolaire proportionnel au champ externe.

Diapositive 9

Dans le cas des diélectriques cristallins solides, une sorte de polarisation de déformation est observée - la polarisation dite ionique, dans laquelle les ions de différents signes qui composent le réseau cristallin sont déplacés dans des directions opposées lorsqu'un champ externe est appliqué, en conséquence dont des charges liées (non compensées) apparaissent sur les faces cristallines. Un exemple d'un tel mécanisme est la polarisation d'un cristal de NaCl, dans lequel les ions Na + et Cl– forment deux sous-réseaux noyés l'un dans l'autre. En l'absence de champ externe, chaque maille élémentaire d'un cristal de NaCl est électriquement neutre et n'a pas de moment dipolaire. Dans un champ électrique externe, les deux sous-réseaux sont déplacés dans des directions opposées, c'est-à-dire que le cristal est polarisé.

Diapositive 10

La figure montre qu'un champ externe agit sur une molécule diélectrique non polaire, déplaçant des charges opposées à l'intérieur dans différentes directions, de sorte que cette molécule devient similaire à une molécule diélectrique polaire, s'orientant le long des lignes de champ. La déformation des molécules non polaires sous l'action d'un champ électrique externe ne dépend pas de leur mouvement thermique ; par conséquent, la polarisation d'un diélectrique non polaire ne dépend pas de la température.

Diapositive 11

Fondamentaux de la théorie des bandes des solides La théorie des bandes est l'une des branches principales de la théorie quantique des solides, qui décrit le mouvement des électrons dans les cristaux, et constitue la base de la théorie moderne des métaux, des semi-conducteurs et des diélectriques. Le spectre d'énergie des électrons dans un solide diffère considérablement du spectre d'énergie des électrons libres (qui est continu) ou du spectre des électrons appartenant à des atomes isolés individuels (discret avec un certain ensemble de niveaux disponibles) - il se compose de bandes d'énergie individuelles autorisées séparés par des bandes d'énergie interdites. Selon les postulats de la mécanique quantique de Bohr, dans un atome isolé, l'énergie d'un électron peut prendre des valeurs strictement discrètes (un électron a une certaine énergie et se trouve dans l'une des orbitales).

Diapositive 12

Dans le cas d'un système de plusieurs atomes unis par une liaison chimique, les niveaux d'énergie électronique se divisent en quantité proportionnelle au nombre d'atomes. La mesure de division est déterminée par l'interaction des couches d'électrons des atomes. Avec une augmentation supplémentaire du système à un niveau macroscopique, le nombre de niveaux devient très grand et la différence entre les énergies des électrons situés dans les orbitales voisines est en conséquence très faible - les niveaux d'énergie sont divisés en deux ensembles discrets pratiquement continus - énergie bandes.

Diapositive 13

La bande d'énergie la plus élevée autorisée dans les semi-conducteurs et les diélectriques, dans laquelle à une température de 0 K, tous les états d'énergie sont occupés par des électrons, est appelée bande de valence, suivie de la bande de conduction. Selon le principe de l'arrangement mutuel de ces zones, tous les solides sont divisés en trois grands groupes: conducteurs - matériaux dans lesquels la bande de conduction et la bande de valence se chevauchent (il n'y a pas de bande interdite), formant une seule bande, appelée bande de conduction (ainsi, l'électron peut se déplacer librement entre eux, ayant reçu toute faible énergie admissible); diélectriques - matériaux dans lesquels les bandes ne se chevauchent pas et dont la distance entre elles est supérieure à 3 eV (afin de transférer un électron de la bande de valence à la bande de conduction, une énergie importante est nécessaire, donc les diélectriques ne conduisent pratiquement pas de courant); les semi-conducteurs sont des matériaux dans lesquels les bandes ne se chevauchent pas et dont la distance (bande interdite) est comprise entre 0,1 et 3 eV (pour transférer un électron de la bande de valence à la bande de conduction, il faut moins d'énergie que pour un diélectrique, par conséquent, les semi-conducteurs purs sont faiblement courants).

Diapositive 14

La bande interdite (la bande interdite entre les bandes de valence et de conductivité) est une grandeur clé dans la théorie des bandes et détermine les propriétés optiques et électriques d'un matériau. La transition d'un électron de la bande de valence à la bande de conduction s'appelle le processus de génération de porteurs de charge (négatif - un électron et positif - un trou), et la transition inverse s'appelle un processus de recombinaison.

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Les semi-conducteurs sont des substances dont la bande interdite est de l'ordre de plusieurs électrons-volts (eV). Par exemple, le diamant peut être classé comme un semi-conducteur à grand espacement, tandis que l'arséniure d'indium est classé comme un semi-conducteur à espace étroit. Les semi-conducteurs comprennent de nombreux éléments chimiques (germanium, silicium, sélénium, tellure, arsenic et autres), un grand nombre d'alliages et de composés chimiques (arséniure de gallium, etc.). Le semi-conducteur le plus répandu dans la nature est le silicium, qui constitue près de 30 % de la croûte terrestre. Un semi-conducteur est un matériau qui, du point de vue de sa conductivité, occupe une place intermédiaire entre les conducteurs et les diélectriques et se distingue des conducteurs par une forte dépendance de la conductivité à la concentration d'impuretés, à la température et à l'exposition à divers types de rayonnement. La principale propriété d'un semi-conducteur est une augmentation de la conductivité électrique avec l'augmentation de la température.

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Les semi-conducteurs sont caractérisés à la fois par les propriétés des conducteurs et des diélectriques. Dans les cristaux semi-conducteurs, les électrons ont besoin d'environ 1-2 10-19 J (environ 1 eV) d'énergie pour être libérés par un atome contre 7-10 10-19 J (environ 5 eV) pour les diélectriques, qui est la principale différence entre les semi-conducteurs et diélectriques. ... Cette énergie y apparaît avec une augmentation de la température (par exemple, à température ambiante, le niveau d'énergie du mouvement thermique des atomes est égal à 0,4 · 10−19 J), et les électrons individuels reçoivent de l'énergie pour se détacher du noyau. Ils quittent leurs noyaux, formant des électrons libres et des trous. Au fur et à mesure que la température augmente, le nombre d'électrons libres et de trous augmente ; par conséquent, dans un semi-conducteur qui ne contient pas d'impuretés, la résistivité électrique diminue. Il est classiquement admis de considérer comme semi-conducteurs des éléments ayant une énergie de liaison électronique inférieure à 2-3 eV. Le mécanisme de conduction électron-trou se manifeste dans les semi-conducteurs intrinsèques (c'est-à-dire sans impuretés). C'est ce qu'on appelle la conductivité électrique intrinsèque des semi-conducteurs.

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La probabilité du passage d'un électron de la bande de valence à la bande de conduction est proportionnelle à (-Eg/kT), où Eg est la bande interdite. A une valeur élevée de g (2-3 eV), cette probabilité s'avère très faible. Ainsi, la subdivision des substances en métaux et non-métaux a une base bien définie. En revanche, la division des non-métaux en semi-conducteurs et diélectriques n'a pas une telle base et est purement arbitraire.

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Conductivité intrinsèque et des impuretés Les semi-conducteurs, dans lesquels des électrons libres et des "trous" apparaissent lors du processus d'ionisation des atomes, dont tout le cristal est construit, sont appelés semi-conducteurs à conductivité intrinsèque. Dans les semi-conducteurs à conductivité intrinsèque, la concentration d'électrons libres est égale à la concentration de « trous ». Conductivité des impuretés Les cristaux à conductivité des impuretés sont souvent utilisés pour créer des dispositifs semi-conducteurs. De tels cristaux sont fabriqués en introduisant des impuretés avec des atomes d'un élément chimique pentavalent ou trivalent.

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Semi-conducteurs électroniques (type n) Le terme "type n" vient du mot "négatif", qui signifie la charge négative des principaux porteurs. Dans un semi-conducteur tétravalent (par exemple, le silicium), une impureté d'un semi-conducteur pentavalent (par exemple, l'arsenic) est ajoutée. Au cours du processus d'interaction, chaque atome d'impureté entre dans une liaison covalente avec des atomes de silicium. Cependant, pour le cinquième électron de l'atome d'arsenic, il n'y a pas de place dans les liaisons de valence saturées, et il se brise et se transforme en libre. Dans ce cas, le transfert de charge est effectué par un électron, pas un trou, c'est-à-dire que ce type de semi-conducteur conduit un courant électrique comme les métaux. Les impuretés ajoutées aux semi-conducteurs, à la suite desquelles ils sont convertis en semi-conducteurs de type n, sont appelées donneurs.

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Semi-conducteurs à trous (type p) Le terme "type p" vient du mot "positif", qui signifie la charge positive des principaux porteurs. Ce type de semi-conducteur, en plus de la base d'impuretés, est caractérisé par la conductivité de type p. Une petite quantité d'atomes d'un élément trivalent (par exemple, l'indium) est ajoutée à un semi-conducteur tétravalent (par exemple, le silicium). Chaque atome d'impureté forme une liaison covalente avec trois atomes de silicium voisins. Pour établir une liaison avec le quatrième atome de silicium, l'atome d'indium n'a pas d'électron de valence, il capture donc un électron de valence de la liaison covalente entre les atomes de silicium voisins et devient un ion chargé négativement, à la suite de quoi un trou se forme . Les impuretés ajoutées dans ce cas sont appelées impuretés acceptrices.

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Les propriétés physiques des semi-conducteurs sont les plus étudiées en comparaison avec les métaux et les diélectriques. Dans une large mesure, cela est facilité par un grand nombre d'effets qui ne peuvent être observés ni dans ces substances ni dans d'autres, principalement associés à la disposition de la structure de bande des semi-conducteurs et à la présence d'une bande interdite plutôt étroite. Les composés semi-conducteurs se divisent en plusieurs types : les matériaux semi-conducteurs simples - les éléments chimiques proprement dits : le bore B, le carbone C, le germanium Ge, le silicium Si, le sélénium Se, le soufre S, l'antimoine Sb, le tellure Te et l'iode I. le sélénium. Les autres sont le plus souvent utilisés comme dopants ou comme composants de matériaux semi-conducteurs complexes. Le groupe des matériaux semi-conducteurs complexes comprend des composés chimiques qui ont des propriétés semi-conductrices et comprennent deux, trois éléments chimiques ou plus. Bien entendu, la principale incitation à l'étude des semi-conducteurs est la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs et de circuits intégrés.

Diapositive 23

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CONDUCTEURS ET DIÉLECTRIQUES DANS LE DOMAINE ÉLECTRIQUE

Cours de base

• Les conducteurs sont des substances dans lesquelles se trouvent des charges électriques libres qui peuvent se déplacer sous l'influence d'un champ électrique arbitrairement faible.

CONDUCTEURS

IONISÉ

DES GAZ

MÉTAUX

ÉLECTROLYTES

Protection électrostatique- le phénomène selon lequel il est possible de masquer un champ électrique en le "cachant" à l'intérieur d'une coque fermée en un matériau électriquement conducteur (par exemple du métal).

Protection électrostatique.

Le phénomène a été découvert par Michael Faraday en 1836. Il a attiré l'attention sur le fait qu'un champ électrique externe ne peut pas pénétrer à l'intérieur d'une cage métallique mise à la terre. Principe d'opération Cages de Faraday réside dans le fait que sous l'action d'un champ électrique externe, des électrons libres dans le métal commencent à se déplacer et créent une charge à la surface de la cellule, ce qui compense pleinement ce champ externe.

Les diélectriques (ou isolants) sont des substances qui conduisent relativement mal le courant électrique (par rapport aux conducteurs).

• Dans les diélectriques, tous les électrons sont liés, c'est-à-dire qu'ils appartiennent à des atomes séparés, et le champ électrique ne les détache pas, mais ne les déplace que légèrement, c'est-à-dire se polarise. Par conséquent, un champ électrique peut exister à l'intérieur du diélectrique, le diélectrique a un certain effet sur le champ électrique

Les diélectriques sont divisés en polaire et non polaire .

Diélectriques polaires

sont constitués de molécules dans lesquelles les centres de distribution des charges positives et négatives ne coïncident pas. De telles molécules peuvent être représentées sous la forme de deux points dissemblables identiques en valeur absolue des charges situés à une certaine distance les uns des autres, appelés dipôle .

Diélectriques non polaires

sont constitués d'atomes et de molécules dans lesquels les centres de distribution des charges positives et négatives coïncident.

Polarisation des diélectriques polaires.

• Placer un diélectrique polaire dans un champ électrostatique (par exemple, entre deux plaques chargées) fait tourner et déplace les dipôles précédemment orientés de manière chaotique le long du champ.

L'inversion se produit sous l'action d'une paire de forces appliquées du côté du champ aux deux charges du dipôle.

Le déplacement des dipôles est appelé polarisation. Cependant, en raison du mouvement thermique, seule une polarisation partielle se produit. A l'intérieur du diélectrique, les charges positives et négatives des dipôles s'annulent, et une charge liée apparaît à la surface du diélectrique : négative du côté de la plaque chargée positivement, et vice versa.

Polarisation des diélectriques non polaires

Un diélectrique non polaire dans un champ électrique est également polarisé. Sous l'action d'un champ électrique, les charges positives et négatives d'une molécule se déplacent dans des directions opposées, de sorte que les centres de distribution des charges se déplacent, comme dans les molécules polaires. L'axe du dipôle induit par le champ est orienté le long du champ. Des charges liées apparaissent sur les surfaces du diélectrique adjacentes aux plaques chargées.

Un diélectrique polarisé crée lui-même un champ électrique.

Ce champ affaiblit le champ électrique externe à l'intérieur du diélectrique

Le degré de cette atténuation dépend des propriétés du diélectrique.

La diminution de l'intensité du champ électrostatique dans la substance par rapport au champ dans le vide est caractérisée par la constante diélectrique relative du milieu.

Conducteurs dans un champ électrique

Diélectriques dans un champ électrique

1. Il existe des électrons libres

1. Il n'y a pas de transporteurs gratuits.

2.les électrons s'accumulent à la surface du conducteur

2. Dans un champ électrique, les molécules et les atomes tournent de telle sorte que, d'une part, une charge positive en excès apparaît dans le diélectrique, et d'autre part, une charge négative

3. Il n'y a pas de champ électrique à l'intérieur du conducteur.

3. Le champ électrique à l'intérieur du conducteur s'affaiblit d'un facteur .

4. Le conducteur peut être divisé en 2 parties dans un champ électrique, et chaque partie sera chargée de signes différents.

4. Le diélectrique peut être divisé en 2 parties dans un champ électrique, mais chacune d'elles sera déchargée

Questions de contrôle

1 ... Quelles substances sont appelées conducteurs?

2Quelles charges électriques sont dites gratuites ?

3. Quelles particules sont porteuses de charges libres dans les métaux ?

4. Que se passe-t-il dans un métal placé dans un champ électrique ?

5.Comment l'aube qui lui est communiquée est-elle répartie dans le chef d'orchestre ré?

QUESTIONS DE CONTRLE.

6.Si un conducteur dans un champ électrique est divisé en deux parties, comment ces parties seront-elles chargées ?

7. Quel est le principe de la protection électrostatique ?

8. Quelles substances sont appelées diélectriques ?

9. Quels sont les diélectriques ? Quelle est la différence?

10. Expliquer le comportement du dipôle dans un champ électrique externe.

11. Comment est la polarisation des diélectriques.

12. Si un diélectrique placé dans un champ électrique est divisé en deux, quelle sera la charge de chaque partie ?

13. Un nuage chargé négativement passe au-dessus du paratonnerre. Expliquer sur la base de concepts électroniques pourquoi une charge se produit à la pointe d'un paratonnerre. Quel est son signe ?

Diapositive 1

Les conducteurs sont des substances dans lesquelles se trouvent de nombreuses particules chargées libres. Par exemple, dans les métaux, ce sont des électrons de la couche externe, qui sont très faiblement liés aux noyaux des atomes et appartiennent donc en réalité au conducteur métallique dans son ensemble. C'est ce qu'on appelle le gaz d'électrons. C'est en raison de la présence de particules chargées qui peuvent se déplacer librement dans tout le volume du conducteur métallique qu'il n'y a pas de champ électrique à l'intérieur des métaux. Il n'y a pas de champ électrique dans les autres conducteurs. Considérez le champ électrique à l'intérieur d'un conducteur métallique ...

Diapositive 2


Diapositive 3


Parce que E0 = E1, alors E = E0-E1 = 0 Il n'y a pas de champ électrique à l'intérieur du conducteur

Diapositive 4


Lorsque les charges sont en équilibre, il n'y a pas de champ électrique à l'intérieur du conducteur et les charges sont situées à sa surface.

Diapositive 5

Diélectriques

Ce sont des substances sans particules chargées libres à l'intérieur. Une distinction doit être faite entre les diélectriques polaires, dans lesquels le centre de la charge positive et négative ne coïncide pas. Dans les diélectriques non polaires, le centre de la charge positive et négative coïncide. Dans un champ électrique, tout diélectrique devient polaire.

Diapositive 6

Dipôle

Il s'agit d'un système de deux charges opposées connectées, dans lequel le centre des charges positives et négatives ne coïncide pas. Un dipôle placé dans un champ électrique est soumis à un couple qui l'oblige à s'orienter le long du champ. M = F٠L, où L est la distance entre les centres des charges liées.

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