1. Materiały dielektryczne Dielektryk, izolator elektryczny, substancja materialna praktycznie nie posiadająca
swobodnych nośników prądu elektrycznego. W dielektryku o własnościach elektrycznych ciała decydują
Å‚adunki zwiÄ…zane.
y
ródła momentu dipolowego w dielektryku: 1) polaryzacja elektronowa, która polega na przemieszczeniu
się elektronów względem dodatniego ładunku rdzenia atomu 2) polaryzacja jonowa, która polega na
rozsunięciu środków ciężkości ładunku dodatniego kationów i ujemnego anionów 3) polaryzacja wskutek
orientacji spolaryzowanych zespołów defektów punktowych 4) polaryzacja ładunku punktowego. Reakcja
dielektryka na pole: W dielektryku zewnętrzne pole elektryczne powoduje polaryzację, tj. nieznaczne
przesunięcie ładunków ujemnych względem dodatnich, co prowadzi do powstania momentu dipolowego
każdego elementu objętości dielektryka. Rodzaje polaryzacji: elektronowa, atomowa, orientacyjna i ładunku
przestrzennego. WzglÄ™dna staÅ‚a dielektryczna µ jest to wielkość charakteryzujÄ…ca zdolność dielektryka do
r
gromadzenia ładunku. Jest ona stosunkiem pojemności elektrycznej układu dwu przewodzących płytek
metalowych pomiędzy którymi znajduje się dielektryk i pojemności takiego samego układu dwu płytek
pomiÄ™dzy którymi znajduje siÄ™ próżnia. StaÅ‚a dielektryczna materiaÅ‚u µ jest to wielkość charakteryzujÄ…ca
s
właściwości dielektryczne danego ciała, określająca ile razy jego przenikalność elektryczna jest większa od
przenikalnoÅ›ci próżni µ . µ =µ µ . Lokalne natężenie pola- ponieważ w materiale na każdy dipol dziaÅ‚a suma
0 s r 0
natężenia zewnętrznego pola elektrycznego E i pola pochodzącego od wszystkich innych dipoli występujących
a
w materiale, rozpatruje siÄ™ lokalne natężenie pola: E =E +P/3µ .
loc a 0
2. Materiały ferroelektryczne Ferroelektryk: są to materiały, w których stężenie objętościowe dipoli jest duże i
które ulegają w związku z tym samorzutnej polaryzacji już przy bardzo małych natężeniach zewnętrznego pola
elektrycznego, a nawet w jego nieobecnoÅ›ci. Ferroelektryki majÄ… bardzo dużą przenikalność elektrycznÄ… (µ).
Ferroelektryczna temp. Curie- jest to temp. poniżej której symetryczna struktura (oktaedryczna) przechodzi
w niżej symetryczną strukturę (tetragonalną) co powoduje, że w pobliżu temp. Curie polaryzacja wzrasta
gwałtownie. Domeny ferroelektryczne- są to obszary, w których dipole są jednakowo zorientowane.
3. Przewodnictwo elektryczne Prawo Ohma- opór przewodnika jest wprost proporcjonalny do napięcia i
odwrotnie do natężenia: R=U/I. Opór odcinka przewodnika o stałym przekroju poprzecznym jest
proporcjonalny do długości tego odcinka i odwrotnie proporcjonalny do pola powierzchni przekroju:
Liczba przenoszenia- jest to stosunek ładunku przeniesionego przez rozważany jon do całkowitego ładunku
przeniesionego przez roztwór elektrolitu podczas elektrolizy. Nośniki ładunku- jest to obiekt przenoszący
ładunek elektryczny podczas przepływu prądu. Dla metali są to zwykle elektrony, dla półprzewodników mogą
być to zarówno elektrony, jak i dziury, dla materiałów w stanie nadprzewodzącym nośnikami ładunku są tzw.
pary Coopera. Model pasmowy ciała stałego: kwantowa teoria budowy ciał stałych (kryształów). Rozpatruje
się w niej oddziaływanie periodycznie zmiennego potencjału pola elektromagnetycznego sieci krystalicznej na
pole elektronów walencyjnych w krysztale. Dopuszczalne poziomy energetyczne elektronów zlewają się w tzw.
pasma energetyczne. Pasma te noszą nazwę pasm dozwolonych Szczególnymi pasmami dozwolonymi są:
pasmo walencyjne (najwyżej położone z całkowicie zapełnionych pasm dozwolonych) i pasmo
przewodnictwa (niezapełnione, tj. puste, lub tylko częściowo zapełnione pasmo dozwolone znajdujące się
ponad pasmem walencyjnym). Szerokość pasma wzbronionego rozdzielającego te dwa pasma odpowiada za
własności elektryczne materiału. Teoria pasmowa wyjaśnia w szczególności wiele własności
półprzewodników (substancje zachowujące się w pewnych warunkach jak dielektryk, a w innych jak
przewodnik).Własności półprzewodników można istotnie zmienić przez wprowadzenie do ich wnętrza pewnej
ilości obcych atomów, zwanych domieszkami. Atomy takie mają na ogół inne poziomy energii niż atomy
macierzyste (poziomy domieszkowe). Często poziomy te wypadają w obszarze przerwy energetycznej.
Domieszki donorowe (pasmo leżące nad pasmem przewodnictwa) są dostarczycielami elektronów do pasma
przewodnictwa, domieszki akceptorowe (pasmo leżące nad pasmem walencyjnym) są dostarczycielami dziur w
paśmie walencyjnym.
(65-70, 115-133)