1. Materiały dielektryczne Dielektryk, izolator elektryczny, substancja materialna
praktycznie nie posiadająca swobodnych nośników prądu elektrycznego. W dielektryku
o własnościach elektrycznych ciała decydują ładunki związane. 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. Względna stała
dielektryczna µ
r
jest to wielkość charakteryzująca
zdolność dielektryka do gromadzenia ładunku. Jest ona stosunkiem pojemności
elektrycznej układu dwu przewodzących płytek metalowych pomiędzy którymi znajduje
się dielektryk i pojemności takiego samego układu dwu płytek pomiędzy którymi
znajduje siÄ™ próżnia. StaÅ‚a dielektryczna materiaÅ‚u µ
s
jest to wielkość
charakteryzująca właściwości dielektryczne danego ciała, określająca ile razy jego
przenikalność elektryczna jest wiÄ™ksza od przenikalnoÅ›ci próżni µ
0
. µ
s
=µ
r
µ
0
. Lokalne natężenie pola- ponieważ w materiale na każdy
dipol działa suma natężenia zewnętrznego pola elektrycznego E
a
i pola pochodzÄ…cego od wszystkich innych
dipoli występujących w materiale, rozpatruje się lokalne natężenie pola: E
loc
=E
a
+P/3µ
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)