導(dǎo)體和絕緣體

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯導(dǎo)體和絕緣體 全部物質(zhì)都是由原子構(gòu)成。在任何原子的中心都是一個很小的密集的核心叫原子核，圖8-1（a）表示了一個銅原子的原子核，它是由帶正電的粒子質(zhì)子和中性粒子中子共同組成的。環(huán)繞在原子核四周的是旋轉(zhuǎn)的電子，它是帶負(fù)電的粒子。與其它全部的原子一樣，銅的原子含有等量的質(zhì)子和電子，因此，整個原子對外顯示的凈電荷是零。 在電子學(xué)中，我們主要感愛好的是離原子核最遠(yuǎn)的軌道，稱為價(jià)原子軌道。以銅原子為例，它只有一個價(jià)電子，銅原子可以簡化表示為圖8-1（b）。這里，原子核和前三個軌道上的電子中和后剩下一個凈正電荷，這正好與一個價(jià)電子平衡。 導(dǎo)體是電子電路中基本的傳輸路徑。

2、圖8-2表明白一根銅導(dǎo)線中的電子是如何流淌的。一個銅原子包括一個帶正電荷的原子核和一個環(huán)繞在原子核四周帶負(fù)電荷的電子。圖8-2僅簡潔地畫出了最外層軌道上的電子，即價(jià)電子。由于價(jià)電子充當(dāng)了載流子的作用，所以他特別重要。 即使一小段導(dǎo)線，它也包含了數(shù)以十億計(jì)的原子。每個原子都帶一個價(jià)電子。這些電子對原子核的依附作用小，非常簡單移動。假如一個電動勢（電壓）加到導(dǎo)線上，價(jià)電子就會立刻響應(yīng)并且開頭向電源的正端漂移。由于有太多的價(jià)電子并且極易自由移動，我們可以想象巨大數(shù)量的電子被一個很小的電壓驅(qū)使，朝著給定的方向運(yùn)動。銅是一種優(yōu)良的導(dǎo)體，它的電阻很小。 加熱銅導(dǎo)線將會轉(zhuǎn)變它的電阻。由于導(dǎo)線變得越熱，價(jià)電子

3、變得越活躍。它們移動得離原子核也更遠(yuǎn)，并且它們移動的速度也更快。這種無規(guī)章運(yùn)動增加了載流子向?qū)Ь€正端漂移過程中的碰撞機(jī)會，并增大了對電流流淌的阻力。因此，當(dāng)加熱時(shí)導(dǎo)線的電阻會增加。 全部的導(dǎo)體都表現(xiàn)出這種效應(yīng)，當(dāng)它們變熱后其導(dǎo)電力量下降，電阻增加。這樣的材料稱為具有正溫度系數(shù)。簡潔地說，就是電阻和溫度之間的關(guān)系是正向的，即它們同時(shí)增大。 在電子學(xué)中銅是應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)體。導(dǎo)線大多是用銅做的，印刷板電路上也用銅箔來充當(dāng)電路導(dǎo)體。銅是一種優(yōu)良的導(dǎo)體，并且簡單焊接，是最常用的導(dǎo)電材料。 鋁也是一種優(yōu)良的導(dǎo)體，但是它沒有銅那么好。鋁更多是用在電力變壓器和輸電線中，而不是電子學(xué)中。鋁的價(jià)格比銅廉價(jià)，但不易

4、焊接，而且在與其它金屬導(dǎo)體連接時(shí)更簡單被腐蝕。 銀是最好的導(dǎo)體，它的電阻率最低，也簡單焊接。但其高價(jià)使得銀不能像銅那樣廣泛使用。然而，鍍銀導(dǎo)線有時(shí)用在重要的電子電路中以便把電阻減到最小。 金也是一種優(yōu)良的導(dǎo)體。它特別穩(wěn)定，不像銅和銀那樣易被腐蝕。很多可調(diào)整和移動的接觸點(diǎn)是鍍金的，以便提高接觸點(diǎn)的牢靠性。 與導(dǎo)體相反的物質(zhì)叫做絕緣體。在絕緣體中，價(jià)電子被其母原子緊緊束縛住，它們不簡單自由移動，因此當(dāng)加載電壓時(shí)，絕緣體只有很少電流或根本沒有電流。幾乎全部用在電子技術(shù)上的絕緣體都是由化合物制成。一些被廣泛運(yùn)用的絕緣材料有橡膠、塑料、聚脂薄膜、陶瓷、特氟隆（聚四氟乙烯）和聚苯乙烯等。 一種物質(zhì)是否絕緣取決于它原子的排列。碳就是這樣一種物質(zhì)，圖8-3（a）表示的是金剛石結(jié)構(gòu)中碳原子的排列。這種晶體即金剛石的結(jié)構(gòu)，其價(jià)電子不能自由移動而形成載流子，故金剛石是絕緣體。圖8-3（b）展現(xiàn)的是碳排列成石墨結(jié)構(gòu)，這里，當(dāng)加載一個電壓時(shí)價(jià)電子可以自由移動。金剛石和石墨都是由碳元素構(gòu)成的，一個是絕緣體，一個不是絕緣體，這看上去很驚奇，但又很簡潔，僅僅是在物質(zhì)結(jié)構(gòu)中價(jià)電子是否被固定住。構(gòu)成石墨結(jié)構(gòu)的碳習(xí)慣上用于制作電阻器和電極。迄今為止，構(gòu)成金剛石結(jié)構(gòu)的碳還未用于制作電或電子器件。 關(guān)于電子學(xué)： 用于制作摻雜物、半導(dǎo)體和微波設(shè)備的材料 l 在微波設(shè)備中鎵砷化合物比硅要好，由于