Ηλεκτρικοί ηγέτες: Ορισμός, Τύποι και Ιδιότητες

Ένας ηλεκτρικός διάγων είναι ένα υλικό που επιτρέπει την ροή ηλεκτρικής φορτίας μέσα του με λίγη αντίσταση. Οι ηλεκτρικοί διάγοντες είναι συνήθως μέταλλα, όπως το χάλκινο, το αργύριο, το χρυσό, το αλουμίνιο και το σίδηρο. Έχουν πολλούς ελεύθερους ηλεκτρόνια που μπορούν να κινηθούν εύκολα όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο. Οι ηλεκτρικοί διάγοντες χρησιμοποιούνται για την κατασκευή καλωδίων, καλωδιών, κυκλωμάτων και άλλων συσκευών που μεταφέρουν ηλεκτρική ροή.

Τι είναι ο Ηλεκτρικός Διάγων;

Ο ηλεκτρικός διάγων ορίζεται ως αντικείμενο ή είδος υλικού που επιτρέπει τη ροή φορτίου σε ένα ή περισσότερα διαστήματα. Τα υλικά από μέταλλα είναι συνηθισμένοι ηλεκτρικοί διάγοντες, καθώς τα μέταλλα έχουν υψηλή διεγερσιμότητα και χαμηλή αντίσταση.

Οι ηλεκτρικοί διάγοντες επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να ρέουν μεταξύ των ατόμων του υλικού με ταχύτητα διάχυσης στη ζώνη συγκεκριμένης διάχυσης. Η ζώνη συγκεκριμένης διάχυσης είναι το επίπεδο ενέργειας όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται ελεύθερα μέσα στο υλικό. Ο διάγων αποτελείται από άτομα που έχουν ελεύθερα βαλεντικά ηλεκτρόνια που μπορούν να ενεργοποιηθούν από ένα ηλεκτρικό πεδίο ή θερμική επίδραση. Όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από τη βαλεντική ζώνη στη ζώνη συγκεκριμένης διάχυσης, αφήνει πίσω ένα θετικό τρύπα που μπορεί επίσης να μεταφέρει φορτίο.

Οι ηλεκτρικοί διάγοντες μπορεί να είναι μέταλλα, σύνθετα μετάλλων, ηλεκτρολύτες ή κάποια μη μετάλλια όπως το γραφίτη και οι διαγωντικοί πολυμερικοί. Αυτά τα υλικά επιτρέπουν την ηλεκτρική ροή (δηλαδή τη ροή φορτίου) να περνάει μέσα τους εύκολα.

Πώς Συμπεριφέρεται ο Διάγων ως Διάγων Ροής;

Η ροή σε έναν διάγων είναι η ταχύτητα ροής φορτίου μέσω ενός τομέα διατομής του διαγώνα. Η ροή είναι ανάλογη με το ηλεκτρικό πεδίο και τη διεγερσιμότητα του υλικού. Το ηλεκτρικό πεδίο δημιουργείται από μια διαφορά δυναμικού ή τάση στον διάγωνα. Η διεγερσιμότητα είναι μέτρο του πόσο εύκολα το υλικό επιτρέπει τη ροή φορτίου μέσα του.

Όταν εφαρμόζεται μια διαφορά δυναμικού σε έναν διάγωνα, τα ηλεκτρόνια στη ζώνη συγκεκριμένης διάχυσης αποκτούν ενέργεια και ξεκινούν να διακυμαίνονται από το αρνητικό στο θετικό άκρο της πηγής τάσης. Η κατεύθυνση της ροής είναι αντίθετη με την κατεύθυνση της ροής των ηλεκτρονίων, καθώς η ροή ορίζεται ως η ροή θετικού φορτίου. Τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άτομα και άλλα ηλεκτρόνια στον διάγωνα, το οποίο προκαλεί αντίσταση και παραγωγή θερμότητας. Η αντίσταση είναι μέτρο του πόσο το υλικό αντιτίθεται στη ροή φορτίου μέσα του.

Η ροή σε έναν διάγωνα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως:

• Η διαφορά δυναμικού στον διάγωνα

• Η μήκος και η διασταύρωση του διαγώνα

• Η θερμοκρασία και η σύνθεση του υλικού

• Η παρουσία ρυπαντών ή ελλείψεων στο υλικό

Ποιες είναι οι Ιδιότητες των Ηλεκτρικών Διαγώνων;

Κάποιες από τις βασικές ιδιότητες των ηλεκτρικών διαγώνων είναι:

• Έχουν υψηλή διεγερσιμότητα και χαμηλή αντίσταση

• Έχουν πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια στη ζώνη συγκεκριμένης διάχυσης

• Δεν έχουν ενεργειακό χάσμα μεταξύ της βαλεντικής ζώνης και της ζώνης συγκεκριμένης διάχυσης

• Έχουν μεταλλικά δεσμά που σχηματίζουν ένα πλέγμα θετικών ιόντων περιβαλλόμενων από ένα νεφέλιο ηλεκτρονίων

• Έχουν μηδενικά ηλεκτρικά πεδία και μηδενική πυκνότητα φορτίου μέσα τους

• Έχουν ελεύθερα φορτία μόνο στην επιφάνειά τους

• Έχουν ηλεκτρικό πεδίο κάθετο στην επιφάνειά τους

Ποια είναι τα Είδη Ηλεκτρικών Διαγώνων;

Οι ηλεκτρικοί διάγοντες μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την ομική απόκριση, η οποία είναι το πώς συμμορφώνται με τον