凡是能够导电的固体、液体和气体,如铜、铝等金属,水银、电解液、电离气体等称为导体;不能导电的固体、液体和气体,如橡皮、玻璃、塑料以及绝缘油、惰性气体等,称为绝缘体;而导电能力介于导体和绝缘体之间的物体,如硅、锗等材料称为半导体。
什么是导体?能良好地传导电流的物体叫做导体。用导体制成的材料叫做导电材料,金属是常用的导电材料。除了金属以外,其他如大地、人体、天然水和酸、碱、盐类以及它们的溶液,都是导电体。金属之所以能够良好地传导电流,是由其原子结构决定的。金属原子最外层的与原子核结合得比较松散,因此这部分电子很容易脱离自己的原子核,和别的原子核结合,失去电子的原子又会有新的电子来结合,这样一连串的过程就是导电的过程。银的电阻系数最小,导电性能最好,但由于其价格昂贵,只在极少数地方(如开关触头等处)采用,一般电气设备中应用最广泛的导电材料是铜和铝。还有一些材料虽然能导电,但电阻系数较大,人们常常把它作为电阻材料或电热材料应用于某些电器中,比如用作电炉或电烤箱中的电热丝等。什么是绝缘体?不能导电或者导电能力极差的物体叫做绝缘体。由于绝缘体的原子结构与导体不同,它的电子和原子核结合得很紧密,极难分离,将此类物质接上时,流过的电流极小(几乎接近零)。我们可以利用它的绝缘作用把电位不同的带电体隔离开来。一般来讲,对绝缘体材料的要求是:具有极高的绝缘电阻和耐电强度,具有较好的耐热和防潮性能,同时应有较高的机械强度,工艺加工方便等。空气是大家十分熟悉的,它作为一种天然的绝缘材料被人们广泛地利用,纸、矿物油、玻璃、云母、橡胶和陶瓷等都是应用非常广泛的绝缘材料。近年来,由于有机合成工业的兴起,各种各样的绝缘材料不断问世,为新型电气设备的制造提供了良好的条件。绝缘材料在电和热的长期作用下,特别是在有化学腐蚀的情况下,会逐步老化,降低它原有的电气和机械性能,有时甚至可能完全丧失绝缘性。所以经常检查绝缘性能是电气设备维修中的主要工作之一。绝缘电阻是绝缘材料的主要技术指标。常常用来测量设备的绝缘电阻,一般低压电器设备的绝缘电阻应大于0. 5mω,对于移动电器和在潮湿地方使用的电器,其绝缘电阻还应再大一些。什么是半导体?所谓半导体,顾名思义,就是它的导电能力介于导体和绝缘体之间,如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。半导体的导电能力在不同条件下有很大的差别。例如有些半导体(如钴、锰、镍等的氧化物)对温度的反应特别灵敏,环境温度增高时,它们的导电能力要增强很多,利用这种特性就做成了各种热敏电阻。又如有些半导体(如镉、铅等的硫化物与硒化物)受到光照时其导电能力变得很强,无光照时又变得像绝缘体那样不导电,利用这种特性就做成了各种光敏电阻。更重要的是,如果在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后,它的导电能力就可增加几十万乃至几百万倍。例如在纯硅中掺入百万分之一的硼后,硅的电阻率就从大约2×103ω·m减小到4×10-3ω·m左右。利用这种特性就做成了各种不同用途的半导体器件,如半导体、、场效应管及晶闸管等。导体:银、铜、金、铝、镍、铁、锡、锌、铂等大部分金属单质,还有钢、锰铜合金 、镍铝合金、镍铬合金等大量金属合金,非金属单质有:石墨,还有所有的电解质溶液。半导体:锗、硅、砷化镓、磷化镓、硫化镉、硫化锌、氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化铜、镓铝砷、镓砷磷、碲-锗共熔体、硫砷、硒砷,还有氧化物玻璃半导体、有机物半导体。
绝缘体有很多:固体的如塑料、橡胶、玻璃,陶瓷、金刚石、云母等;液体的如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯、纯水等;气体的如氢气、氧气、氮气、二氧化碳、六氟化硫等。
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