X’hu l-Ikkonduċurijiet Elettriku?

X’idha l-Ilkundutturi Elettriku?

Definizzjoni tal-Ilkunduttur Elettriku

Il-ilkunduttur elettriku huwa definit bħala materjal li jippermetti t-tifla ta’ karika elettrika primarjament minħabba t-tmexxija tal-elektronji.

Il-ilkunduttur elettriku huwa definit bħala oġġett jew tip ta’ materjal li jippermetti t-tifla ta’ karika f’direzzjoni waħda jew aktar. Il-materjali magħmula mill-metal huwa ilkundutturi elettriku komuni, għax il-metall għandu kunduttanza għoli u rezistanza żgħira.

Il-ilkundutturi elettriku jippermettu lil-elektronji li jiżdew bejn atomi b’veloċità tal-drift fil-band tal-kunduttanza, livell speċifiċi ta’ enerġija li jsostni t-tmexxija tal-elektronji fliber. Dawn l-ilkundutturi huma magħmula minn atomi bl-elektronji valenza ħafsa li jistgħu jiġu emiċati sew ħalijiet elettriku jew termiku. It-trasferiment tal-elektron minn band tal-valenza għal band tal-kunduttanza jara lura butun pozitiv, li wkoll jikkontribwixxi għat-tifla tal-kariga.

Il-ilkundutturi elettriku jistgħu ikunu metalls, allaj metal, elektroliti, jew xi non-metalls kif graphite u polimeri kunduttivi. Dawn il-materjali jippermettu li l-elettriċità (jiġifieri t-tifla tal-kariga) tiġi passata permezz tagħhom sew.

Ilkunduttur Jikkundutt Ilektrent

Il-ilektrent fil-ilkunduttur irrapprezenta l-veloċità bil-liema t-tifla tal-kariga tfaddel permezz tas-silġ tal-ilkunduttur, direttament proporzjonali għal id-dinja elettrika u għal dikta tal-ilkunduttanza tal-ilkunduttur. Din id-dinja elettrika tinqasam minn differenza ta’ vottagġ fuq l-ilkunduttur, waqt li l-ilkunduttanza tquantifikaw l-ebda leħen billi l-materjal jippermetti t-tifla tal-kariga.

Meta jiġi applicat differenza potenzjali fuq l-ilkunduttur, l-elektronji fil-band tal-kunduttanza jiksbu enerġija u jibdew jiżdew minn it-terminal negattiv għal it-terminal pozzittiv tal-vottagġ. Id-direzzjoni tal-ilektrent hi kontra għal direzzjoni tal-flus tal-elektronji, għax l-ilektrent huwa definit bħala flus ta’ kariga pozzittiva. L-elektronji jikkollumu ma’ atomi u elektronji oħra fil-ilkunduttur, li jikkażaw rezistanza u ġenerazzjoni ta’ ħalijiet. Ir-rezistanza hi misur għal kemm il-materjal joppoġġa t-tifla tal-kariga permezz tagħha.

L-ilektrent fil-ilkunduttur idependi minn diversi fatturi, kif:

• Id-differenza potenzjali fuq l-ilkunduttur

• It-tul u l-area tas-silġ tal-ilkunduttur

• It-temperatura u t-talb tal-materjal

• Il-presenza ta’ impuritati jew difetti fil-materjal

Proprietajiet tal-Ilkundutturi Elettriku

• Għandhom kunduttanza għoli u rezistanza żgħira

• Għandhom ħafna elektronji fliber fil-band tal-kunduttanza

• Ma ghandhomx gap energetiku bejn band tal-valenza u band tal-kunduttanza

• Għandhom legami metalici li jifformaw rete ta’ jonji pozzittivi mhuxxija minn nuvola ta’ elektronji

• Għandhom dinja elettrika null u densità ta’ kariga null fit-tanfisa tagħhom

• Għandhom karigi fliber biss fuq is-silġ tagħhom

• Għandhom dinja elettrika perpendikolari għal is-silġ tagħhom

Tipi ta’ Ilkundutturi

Ilkundutturi Ohmiċi

Il-ilkundutturi ohmiċi huma materjali li jsegwu l-ħukum ta’ Ohm għal kull differenza potenzjali u temperatura. Għandhom relazzjoni linjari bejn il-vottagġ u l-ilektrent, li jiġifieri li r-rezistanza tagħhom hija kostanti. L-ahjar parti tal-metall huma ilkundutturi ohmiċi fid-kondizzjonijiet normali.

Ilkundutturi Non-Ohmiċi

Il-ilkundutturi non-ohmiċi huma materjali li ma jsegwx l-ħukum ta’ Ohm għal kull differenza potenzjali jew temperatura. Għandhom relazzjoni non-linjari bejn il-vottagġ u l-ilektrent, li jiġifieri li r-rezistanza tagħhom tivvartja mal-vottagġ applikat. Il-ilkundutturi non-ohmiċi jistgħu jipperċepaw rezistanza negattiva, fejn l-ilektrent jiddimin meta l-vottagġ jżid, jew rezistanza pozzittiva, fejn l-ilektrent jiżdew meta l-vottagġ jżid, iżda mhux proportzjonat. Xi ilkundutturi non-ohmiċi jistgħu ukoll jipperċepaw vottagġ tal-ħadd, taħt il-liema ma jkunx flus ta’ kariga.

Ilkundutturi Solidi

Il-ilkundutturi solidi huma materjali li għandhom forma u volum fixi. Huma jistgħu jiġu diviżi akkor matul ilkundutturi metalici u non-metalici.

• Ilkundutturi metalici: Dawn huma metalls jew allaj metal li għandhom kunduttanza għoli u rezistanza żgħira. Għandhom struttura ta’ rete ta’ jonji pozzittivi mhuxxija minn nuvola ta’ elektronji fliber. Xi esempi ta’ ilkundutturi metalici huma l-argento, l-ram, l-oro, l-alluminju, l-ħadid, l-brass, l-broonzu, etċ.

• Ilkundutturi non-metalici: Dawn huma non-metals li għandhom ħafna elektronji fliber jew jonji fil-struttura tagħhom. Għandhom kunduttanza infsiha u rezistanza aqbar minn metalls. Xi esempi ta’ ilkundutturi non-metalici huma l-graphite, carbon nanotubes, graphene, etċ.

Ilkundutturi Likiwi

• Ilkundutturi likiw: huma materjali li ma ghandhomx forma fixa iżda volum fix. Huma jistgħu jiġu diviżi akkor matul ilkundutturi metalici u non-metalici.

• Ilkundutturi metalici: Dawn huma metalls li huma fi stat likwi għal temperaturi normali jew meta jingħaqdu. Għandhom kunduttanza għoli u rezistanza żgħira. Għandhom struttura simili għal ilkundutturi solidi metalici iżda b’ispazju interatomiku u mobilità aqbar. Esempju ta’ ilkunduttur likwi metaliku huwa l-merkurju.

• Ilkundutturi non-metalici: Dawn huma likwi li għandhom jonji jew molekoli dissołuti li jistgħu jagħmlu kariga. Għandhom kunduttanza infsiha u rezistanza aqbar minn metalls. Għandhom struttura ta’ soluti polar jew joniki fi solvent. Xi esempi ta’ ilkundutturi non-metalici likwi huma l-ħalib tas-silġ, soluzzjonijiet tal-akid, elektroliti, etċ.

Fatturi li Jaffettaw l-Ilkunduttanza tal-Ilkundutturi Elettriku

L-ilkunduttanza tal-ilkunduttur elettriku idependi minn diversi fatturi, kif:

• It-tip u n-numru ta’ kariggieri fliber: Aktar elektronji fliber jew ioniji fil-materjal, aktar għoli l-ilkunduttanza u infsiha r-rezistanza.

• Is-silġ u s-silġ tal-ilkunduttur: Aktar twil u infsiħ l-ilkunduttur, infsiha l-ilkunduttanza u aktar għoli r-rezistanza.

• It-temperatura tal-ilkunduttur: Aktar għoli it-temperatura tal-ilkunduttur, infsiha l-ilkunduttanza u aktar għoli r-rezistanza. Dan għal li l-ħalijiet termika tal-atomi u tal-elektronji jżidu l-kollisioni u jiddeċreww l-mobilità tal-kariggieri fliber.

• Il-presenza ta’ impuritati jew difetti fil-ilkunduttur: Aktar impuritati jew difetti fil-ilkunduttur, infsiha l-ilkunduttanza u aktar għoli r-rezistanza. Dan għal li l-impuritati jew difetti jgħixxu bħal centri ta’ scattering għal kariggieri fliber u jiddeċreww l-mean free path tagħhom.

• Il-frekwenza tad-dinja elettrika applikata: Aktar għoli il-frekwenza tad-dinja elettrika applikata, infsiha l-ilkunduttanza u aktar għoli r-reactance tal-ilkunduttur. Dan għal li, għal frekwenzijiet aqbar, l-kariggieri fliber ma jistgħux ifollow l-kambi rapidi tad-dinja elettrika u jiktbu dinja magnetika kontra.

Aplikazzjonijiet tal-Ilkundutturi Elettriku

Il-ilkundutturi elettriku huma utilizzati fuq spettur ampio ta’ fildi sientifiċi u ingegneriżi. Xi aplikazzjonijiet notevoli huma:

• Kablagġ elettriku: Il-kablagġ elettriku huwa magħmul minn ilkundutturi tal-ram jew tal-alluminju li jipportaw il-flus elettriku mill-sors tal-enerġija għal il-loads. Huma miftuh bi-materiali isolanti biex jpreveni l-short circuits u l-shokk elettriku.

• Ċirkwit elettriku: Il-ċirkwit elettriku huma netwurks ta’ komponenti elettriku li jagħmlu funzjonijiet speċifiċi permezz tal-flus elettriku. Huma magħmula minn diversi tipi ta’ ilkundutturi, kif l-kablagġ, resistors, capacitors, inductors, diodes, transistors, etċ.