3.Электрофизические характеристики металлов.

Основным свойством вещества по отношению к электрическому полю является электропроводность, т.е. способность проводить электрический ток под воздействием постоянного электрического напряжения. Если вещество находится в электрическом поле с напряженностью Е, то имеющиеся в веществе свободные заряженные частицы - носители заряда - под действием силы F = q•Е приобретают ускорение в направлении вектора E или в противоположном направлении. Возникающее таким образом упорядоченное в пространстве движение электрических зарядов и есть электрический ток в веществе. Проводниковыми называют материалы, основным электрическим свойством которых является сильно выраженная электропроводимость. Их применение обусловлено в основном этим свойством, определяющим высокую удельную электрическую проводимость при нормальной температуре. Из проводников изготавливают соединительные провода, резисторы, электронагревательные приборы. Полупроводниковыми называют материалы, являющиеся по удельной проводимости промежуточными между проводниковыми и диэлектрическим материалами и отличительным свойством которых является сильная зависимость удельной проводимости от концентрации и вида примесей или различных дефектов, а также в большинстве случаев от внешних энергетических воздействий (температуры, освещенности и т.д.). Из этих материалов изготавливают диоды, транзисторы, фоторезисторы и другие полупроводниковые приборы. Диэлектрическим называют материалы, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электрического поля. Реальный (технический) диэлектрик тем более приближается к идеальному, чем меньше его удельная проводимость и чем слабее у него выражены замедленные механизмы поляризации, связанные с рассеиванием электрической энергии и выделением тепла. Диэлектрики, как вещества с высоким удельным сопротивлением используют, в Частности, в качестве электроизоляционных материалов. Их назначение в этом случае — препятствовать прохождению тока путями, нежелательными для работы данного прибора. В конденсаторах диэлектрические материалы служат для создания заданной емкости. Обычно к проводникам относят вещества с удельным сопротивлением менее 10-5 Ом·м, а к диэлектрикам с удельным сопротивлением более 107 Ом·м; удельное сопротивление полупроводников составляет 10-6 – 109 Ом·м. Однако при классификации веществ по электрическим свойствам кроме значения удельного сопротивления необходимо учитывать и физическую природу электропроводности, в частности вид свободных носителей заряда и характер зависимости удельного сопротивления от температуры. существенно. Так, углерод в модификации графита – проводник, а в модификации алмаза – диэлектрик; такие типичные (при нормальных условиях) полупроводники, как германий и кремний, при воздействии очень высоких гидростатических давлений становятся проводниками, а при воздействии низких температур – диэлектриками; твердые и жидкие металлы – проводники, но пары металлов – диэлектрики. При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов. Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, т.е. с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных емкостей. Активные диэлектрики отличаются от обычных (электроизоляционных материалов) тем, что принимают активное участие в работе электрической схемы: в соответствующих компонентах служат для генерации, усиления, модуляции, преобразования электрических сигналов. Активными диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др.По агрегатному состоянию электротехнические материалы подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, В радиоэлектронике используют и четвертое состояние вещества — плазму, возникающую, в частности после пробоя диэлектриков. Твердые материалы по структуре могут быть монокристаллическими,поликристаллическими, аморфными и смешанными. Монокристаллы – это однородные анизотропные тела, которые характеризуются правильным порядком в расположении атомов во всем объеме и состоят из периодически повторяющихся одинаковых кристаллических ячеек. Поликристаллические материалы состоят из большого числа сросшихся друг с другом мелких кристаллических зерен (кристаллитов), хаотически ориентированных в различных направлениях. К поликристаллическим материалам относятся металлы, многие керамические материалы. Поликристаллические тела обычно изотропны. Аморфные тела – это затвердевшие жидкости, которые образуются с повышением температуры при сравнительно быстром повышении вязкости, затрудняющем перемещение молекул, необходимое для формирования и роста кристаллов. К аморфным материалам относятся, например, стекла и смолы. Смешанные (аморфно-кристаллические) материалы - частично закристаллизованные аморфные. Частично кристаллическую структуру имеют многие полимеры. Стекло определенных составов при выдержке при повышенных температурах начинает кристаллизоваться. Благодаря образующимся мелким кристалликам оно теряет прозрачность, превращаясь в аморфно-кристаллический материал - ситалл.