انواع هادی

رسانایی ماده ظرفیت مواد برای انتقال چیزی مانند برق یا گرما است. هادی های الکتریکی مواد یا موادی هستند که الکترون‌ها، حامل‌های بار الکتریکی، به وفور در آنها موجود است. الکترون‌ها ذراتی هستند که عبور جریان الکتریسیته از ماده را در هنگام اعمال ولتاژ به آن آسان می‌کنند. انواع هادی وجود دارد، در هادی‌های الکتریکی، الکترون‌ها می‌توانند در هر دو جهت جریان داشته باشند. فلزات رسانای خوب الکتریسیته هستند. اکثر عناصر بلوک d جدول تناوبی رسانای الکتریکی خوبی هستند. در این مواد بلوک d، الکترون‌ها آزادانه در دسترس هستند که برای انتقال الکتریسیته بسیار ضروری هستند. برخی از مایعات نیز رسانای الکتریکی خوبی هستند. محلول آب نمک اشباع نمونه‌ای از آن است. گازها رسانای الکتریکی بدی هستند زیرا تبادل الکترون‌ها بین اتم‌ها به دلیل فواصل بین آنها امکان پذیر نیست. رساناهای الکتریکی را هادی می‌نامند، همان‌هایی که در تولید سیم برق و کابل برق مصرف می‌شوند، انواع هادی برای عبور جریان برق وجود دارد.

رسانایی الکتریکی ماده

رسانایی الکتریکی ماده توسط الکترون‌هایی که به آرامی به اتم متصل هستند و به راحتی از آن جدا می‌شوند مدیریت می‌شود. هنگامی که جریان الکتریکی از مواد عبور می‌کند، الکترون‌ها جریان الکتریکی را از یک سر به سر دیگر حمل می‌کنند اما از مکان خود حرکت نمی‌کنند. هنگامی که برق می‌گذرد، آنها شارژ می‌شوند و در محل خود می‌لرزند. این ارتعاش بار را از آنها به الکترون‌های مجاور منتقل می‌کند و الکترون‌های نزدیک شروع به ارتعاش می‌کنند و بار را به الکترون‌های مجاور منتقل می‌کنند. عملکرد انواع هادی به این صورت است و به این ترتیب برق از مکانی به مکان دیگر منتقل می‌شود. هنگامی که الکتریسیته از انواع هادی عبور نمی‌کند، الکترون‌ها هیچ‌گونه اختلاف باری ندارند و بنابراین ارتعاش نمی‌کنند و الکترون‌های همسایه را مختل نمی‌کنند.

انواع هادی چیست

طبق تعریف انواع هادی، موادی که بار الکتریکی یا الکتریسیته را به راحتی از آنها عبور می‌دهند، رسانا می‌نامند. به عبارت دیگر، یک هادی الکتریکی به الکترون‌ها اجازه می‌دهد از یک اتم به اتم دیگر عبور کنند. ناگفته نماند، آنها همچنین اجازه می‌دهند گرما و نور از خود عبور کنند. علاوه بر این، موادی که عمدتاً از فلزات ساخته شده‌اند، بهترین رسانای الکتریسیته هستند. با حرکت رو به جلو، در یک رسانای معمولی، الکترون‌های آزاد می‌توانند آزادانه در هر نقطه از یک ماده رسانا حرکت کنند. زیرا بین نوار ظرفیت و نوار هدایت ماده همپوشانی وجود دارد. در نتیجه این همپوشانی، هیچ شکاف ممنوعی بین لایه‌های ساختار اتمی انواع هادی وجود ندارد. بنابراین، وقتی اختلاف پتانسیل را در سراسر هادی اعمال می‌شود، به دلیل رسانایی بالا و البته مقاومت کم، الکترون‌ها می‌توانند آزادانه در داخل انواع هادی حرکت کنند. نقره تا حد زیادی رساناترین ماده موجود روی زمین است. با این حال، به طور گسترده‌ای مثل مس یا آلومینیوم استفاده نمی شود. زیرا نقره به مراتب گرانتر از مس یا آلومینیوم است. بنابراین نقره به دلیل هزینه بالای آن در لوازم خانگی ما کاربرد ندارد. با این حال، فقط به دلیل اینکه نقره 6 درصد رسانای بیشتری نسبت به مس دارد، دانشمندان از آن در ساخت تجهیزات پیشرفته مانند ماهواره‌ها استفاده می‌کنند.

خواص انواع هادی الکتریکی

هنگامی که انواع هادی الکتریکی به پایانه‌های باتری متصل می‌شود، به دلیل اختلاف پتانسیل، ارتعاشات در الکترون‌ها شروع می‌شود و آنها شروع به جریان از ترمینال منفی به ترمینال مثبت می‌کنند. در شرایط تعادل، هادی‌های الکتریکی ویژگی‌هایی از خود بروز می‌دهند، از جمله اینکه به علت دارا بودن الکترون‌های آزاد، به الکترون ها اجازه می‌دهند با مقاومت کم یا بدون مقاومت حرکت کنند. هیچ اختلاف پتانسیلی یا میدان الکتریکی در انواع هادی وجود ندارد. الکترون‌های روی سطح هادی‌ها فقط در صورت اعمال جریان برای انتقال جریان در دسترس هستند. فلزات رسانای خوبی برای الکتریسیته یا گرما هستند، زیرا دارای حوضچه‌ای از الکترون‌ها هستند که آزادانه به اتم‌ها متصل هستند و می‌توانند آزادانه حرکت کنند. فشار بیرونی بر عملکرد انواع هادی الکتریکی تأثیر نمی‌گذارد زیرا فشار بیرونی هیچ تأثیری بر اندازه فلزات ایجاد نمی‌کند. از طرفی تفاوت دما بر عملکرد آن تأثیر می‌گذارد. در دماهای بسیار پایین، مقاومت ارائه شده توسط انواع هادی به الکتریسیته در مقایسه با مقاومت دمای اتاق حداقل می شود. این پدیده به ابررسانایی و فلزاتی که این خاصیت را از خود نشان می دهند و ابررساناها نامیده می شود. اندازه یا ضخامت و طول هادی نیز بر عملکرد تأثیر می‌گذارد. سیم نازکتر در مقایسه با سیم ضخیم مقاومت بیشتری نشان می‌دهد. بنابراین می‌توان گفت که مقاومت یک سیم با سطح مقطع نسبت عکس دارد. طول سیم نیز بر جریان جریان الکتریکی تأثیر می‌گذارد. مقاومت ارائه شده توسط یک سیم با طول آن نسبت مستقیم دارد. هر چه سیم بلندتر باشد مقاومت آن بیشتر خواهد بود.

انواع هادی الکتریکی

چهار نوع هادی وجود دارد که عبارتند از هادی‌های خوب، نیمه هادی‌ها، مقاومت‌ها و نارساناها. نارساناها نیز عایق نامیده می شوند. هادی های خوب، تقریباً تمام فلزات رسانای خوبی برای الکتریسیته هستند زیرا امکان انتقال الکتریسیته با مقاومت کمی را از طریق آنها فراهم می‌کنند. این فلزات جزو مواد اولیه تولید سیم و کابل هستند. برخی از غیر فلزات نیز رسانایی الکتریکی از خود نشان می‌دهند. برای مثال، گرافیت رسانای خوبی برای الکتریسیته است. نیمه هادی‌ها، موادی هستند که در برابر الکتریسیته بین هادی‌ها و عایق‌های خوب قرار دارند. بنابراین نیمه هادی‌ها غیرفلزی هستند و رسانایی الکتریکی محدودی دارند. مقاومت یک دستگاه الکترونیکی کوچک است که در برابر جریان الکتریکی مقاومت می‌کند و آن را کاهش می‌دهد و برق کالاهای الکتریکی یا الکترونیکی را به صورت کنترل شده تامین می کند. عایق‌ها موادی هستند که اجازه نمی‌دهند جریان الکتریکی از آنها عبور کند. چنانچه قبل‌تر گفته شد، انواع هادی در زندگی روزمره ما بسیار مفید هستند. به عبارت دیگر، می‌توانید کاربردهای واقعی رساناها را در اطراف خود مشاهده کنید.

منبع