विद्युत संचालक क्या है?
विद्युत संचालक क्या है?
विद्युत संचालक की परिभाषा
विद्युत संचालक एक सामग्री को परिभाषित किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन के कारण विद्युत आवेश की सुगम प्रवाह की अनुमति देता है।
विद्युत संचालक को एक वस्तु या सामग्री के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक या एक से अधिक दिशाओं में आवेश की प्रवाह की अनुमति देता है। धातु से बनी सामग्रियाँ सामान्य विद्युत संचालक होती हैं, क्योंकि धातुओं में उच्च संचालकता और कम प्रतिरोध होता है।
विद्युत संचालक इलेक्ट्रॉनों को अणुओं के बीच ड्रिफ्ट वेग से चालन बैंड, एक विशिष्ट ऊर्जा स्तर, में यात्रा करने की अनुमति देते हैं, जो स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन गति का समर्थन करता है। ये संचालक ऐसे अणुओं से बने होते हैं जिनमें वालेंस इलेक्ट्रॉन ढीले-ढाले बंधित होते हैं, जिन्हें विद्युत या तापीय प्रभाव आसानी से उत्तेजित कर सकता है। इलेक्ट्रॉन का वालेंस बैंड से चालन बैंड में अंतरण एक धनात्मक छेद छोड़ देता है, जो आवेश गति में योगदान देता है।
विद्युत संचालक धातु, धातु मिश्रण, विद्युत लवण, या कुछ गैर-धातुएं जैसे ग्राफाइट और चालक बहुलक हो सकते हैं। ये सामग्रियाँ विद्युत (अर्थात आवेश की प्रवाह) को आसानी से गुजरने की अनुमति देती हैं।
संचालक धारा चलाता है
संचालक में धारा, जिस दर से आवेश इसके अनुप्रस्थ-खंड से गुजरता है, इलेक्ट्रिक फील्ड और संचालक की संचालकता से सीधे समानुपाती होता है। यह इलेक्ट्रिक फील्ड संचालक के सिरों पर वोल्टेज अंतर से उत्पन्न होता है, जबकि संचालकता उस सामग्री की आसानी से आवेश गति की मात्रा को मापती है।
जब संचालक पर वोल्टेज अंतर लगाया जाता है, तो चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्राप्त करते हैं और वोल्टेज स्रोत के नकारात्मक सिर से धनात्मक सिर तक ड्रिफ्ट करना शुरू करते हैं। धारा की दिशा इलेक्ट्रॉन गति की दिशा के विपरीत होती है, क्योंकि धारा को धनात्मक आवेश की प्रवाह के रूप में परिभाषित किया जाता है। इलेक्ट्रॉन संचालक में अणुओं और अन्य इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, जिससे प्रतिरोध और ताप उत्पन्न होता है। प्रतिरोध एक माप है जो यह दर्शाता है कि सामग्री आवेश की प्रवाह को कितना विरोध करती है।
संचालक में धारा कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे:
संचालक पर वोल्टेज अंतर
संचालक की लंबाई और अनुप्रस्थ-खंड का क्षेत्रफल
सामग्री का तापमान और रचना
सामग्री में विकार या दोषों की उपस्थिति
विद्युत संचालकों के गुण
उनकी संचालकता उच्च होती है और प्रतिरोध कम होता है
उनके चालन बैंड में बहुत सारे स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन होते हैं
उनके वालेंस बैंड और चालन बैंड के बीच कोई ऊर्जा अंतर नहीं होता
उनके पास धनात्मक आयनों से घिरे इलेक्ट्रॉन क्लाउड बनाने वाले धात्विक बंध होते हैं
उनके अंदर शून्य इलेक्ट्रिक फील्ड और शून्य आवेश घनत्व होता है
उनके पृष्ठ पर ही स्वतंत्र आवेश होते हैं
उनके पृष्ठ पर इलेक्ट्रिक फील्ड लंबवत होता है
संचालकों के प्रकार
ओहमिक संचालक
ओहमिक संचालक वे सामग्रियाँ हैं जो किसी भी वोल्टेज अंतर और तापमान के लिए ओह्म के नियम का पालन करती हैं। उनके बीच वोल्टेज और धारा का रैखिक संबंध होता है, जिसका अर्थ है कि उनका प्रतिरोध स्थिर होता है। सामान्य शर्तों पर अधिकांश धातुओं ओहमिक संचालक होती हैं।
गैर-ओहमिक संचालक
गैर-ओहमिक संचालक वे सामग्रियाँ हैं जो किसी भी वोल्टेज अंतर या तापमान के लिए ओह्म के नियम का पालन नहीं करती हैं। उनके बीच वोल्टेज और धारा का गैर-रैखिक संबंध होता है, जिसका अर्थ है कि उनका प्रतिरोध लगाए गए वोल्टेज के साथ बदलता है। गैर-ओहमिक संचालक नकारात्मक प्रतिरोध दिखा सकते हैं, जहाँ धारा वोल्टेज के बढ़ने के साथ घटती है, या धनात्मक प्रतिरोध, जहाँ धारा वोल्टेज के बढ़ने के साथ बढ़ती है, लेकिन समानुपातिक नहीं। कुछ गैर-ओहमिक संचालकों के पास एक गुणात्मक वोल्टेज भी हो सकता है, जिसके नीचे कोई धारा नहीं बहती।
ठोस संचालक
ठोस संचालक वे सामग्रियाँ हैं जिनका निश्चित आकार और आयतन होता है। उन्हें धातु और गैर-धातु संचालक में विभाजित किया जा सकता है।
धातु संचालक: ये धातु या धातु मिश्रण हैं जिनकी उच्च संचालकता और कम प्रतिरोधता होती है। उनकी संरचना धनात्मक आयनों से घिरे इलेक्ट्रॉन क्लाउड की तरह होती है। धातु संचालक के कुछ उदाहरण हैं चांदी, तांबा, सोना, एल्युमिनियम, लोहा, ब्रास, ब्रोंज, आदि।
गैर-धातु संचालक: ये गैर-धातु हैं जिनकी संरचना में कुछ स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन या आयन होते हैं। उनकी संचालकता कम और प्रतिरोधता धातुओं की तुलना में अधिक होती है। गैर-धातु संचालक के कुछ उदाहरण हैं ग्राफाइट, कार्बन नैनोट्यूब, ग्राफीन, आदि।
तरल संचालक
तरल संचालक: वे सामग्रियाँ हैं जिनका निश्चित आकार नहीं होता लेकिन निश्चित आयतन होता है। उन्हें धातु और गैर-धातु संचालक में विभाजित किया जा सकता है।
धातु संचालक: ये धातु हैं जो कमरे के तापमान पर या गर्म करने पर तरल राज्य में होती हैं। उनकी संचालकता उच्च होती है और प्रतिरोधता कम होती है। उनकी संरचना ठोस धातुओं की तरह होती है, लेकिन अधिक अणु-अणु दूरी और गतिशीलता होती है। धातु तरल संचालक का एक उदाहरण पारा है।
गैर-धातु संचालक: ये तरल हैं जिनमें घुले हुए आयन या अणु होते हैं जो आवेश को ले जा सकते हैं। उनकी संचालकता कम और प्रतिरोधता धातुओं
