ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные обозначения из "Электротехнические материалы " Виды связи. Основными элементарными частицами, из которых строятся все известные нам вещества, являются протоны, нейтроны и электроны. [c.9] Из протонов и нейтронов состоит атомное ядро, электроны заполняют оболочки атома, компенсируя положительный заряд ядра. Строение ядра атома, периодичность заполнения оболочек электронами можно находить с помощью таблицы Д. И. Менделеева. [c.9] Молекулы газов содержат различное число атомов. Так, например, гелий, аргон, неон —одноатомные газы водород, азот, кислород, оксид углерода состоят из двухатомных молекул углекислый аз, водяной пар —из трехатомных, Молекула аммиака построена пз четырех атомов, а метана — из пяти. В завпсимости от строения внешних электронных оболочек атомов могут образовываться различные виды связи. [c.9] Ковалентная связь возникает при обобществлении электронов двумя соседними атомами. Химическая связь такого типа осуществляется в молекулах Hj, O.j и СО (рис. Ei-I), а также наблюдается в молекулах, образованных металлоидными атомами, например в молекуле хлора и др. [c.9] Молекулы, в которых центры одинаковых по величине положительных и отрицательных зарядов совпадают, являются неполярными. Если же в отдельных молекулах центры противоположных по знаку зарядов не совпадают и находятся на некотором расстоянии друг от друга, то такие молекулы называются полярными или Запольными. [c.9] Полярная молекула характеризуется дипольным моментом, который определяется произведением заряда и расстояния между центрами положительного и отрицательного зарядов. [c.9] Второй вид связи — ионная связь — определяется силами притяжения между положительными и отрицательными ионами. Твердые тела ионной структуры характеризуются повышенной механической прочностью н относительно высокой температурой плавления. Типичными примерами ионных кристаллов являются галогеииды щелочных металлов. [c.10] Третий вид связи —металлическая связь, которая приводит также к образованию твердых кристаллических тел. Металлы можно рассматривать как системы, построенные из расположенных в узлах решетки положительно заряженных ионов, находящихся в среде свободных электронов (рис. В-3). Притяжение между положительными атомными остовами и электронами является причиной монолитности металла. Наличием свободных электронов объясняется высокая электропроводность и теплопроводность металла, что также является причиной блеска металлов. Ковкость металла объясняется перемещением и скольжением отдельных слоев атомных остовов. [c.10] Строение и дефекты твердых тел. Кристаллическая решетка — это присущее кристаллическому состоянию вещества регулярное расположение частиц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодической повторяемостью, в трех измерениях. Полное описание кристаллической решетки дается пространственной группой, параметрами элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке. В этом смысле понятие кристаллической решетки эквивалентно понятию атомарной структуры кристалла. Русский ученый Е. С. Федоров почти на 40 лет раньше, чем были найдены методы рентгеноструктурного анализа, рассчитал возможные расположения частиц в кристаллических решетках различных веществ. Он подразделил кристаллы на 32 класса симметрии, объединяющих 230 возможных пространственных групп. Кристаллы могут различаться по двойному лучепреломлению, по пьезо- и пироэлектрическим свойствам, образованию адсорбционных центров, работе выхода электронов и т. п. [c.11] Причина образования каким-либо элементом или соединением данной пространственной решетки в основном зависит от размеров атома и электронной конфигурации его внешних оболочек. [c.11] В электротехнике широко применяются материалы как с упорядоченным, так и неупорядоченным строением. [c.11] К дефектам кристаллического твердого тела относятся любые нарушения периодичности электростатического поля кристаллической решетки (рис. В-6) нарушение стехиометрического состава, наличие посторонних примесей, механически напряженные участки структуры, дополнительные кристаллографические плоскости (дислокации, трещины, поры) и т. д. [c.12] По своей природе перечисленные дефекты могут быть или тепловыми или биографическими . Последние связаны с технологическим процессом получения данного материала. [c.12] Классификация веществ по электрическим свойствам. Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэлектрикам, проводникам или полупроводникам. Различие между проводниками, полупроводниками и диэлектриками наиболее наглядно можно показать с помощью энергетических диаграмм зонной теории твердых тел. [c.12] Часть этих уровней (рис. В-7) заполнена электронами в нормальном, невозбужденном состоянии атома, на других уровнях электроны могут находиться только после того, как атом испытает внешнее энергетическое воздействие при этом он возбуждается. Стремясь прийти к устойчивому состоянию, атом излучает избыток энергии в момент возвращения электронов на уровни, при которых энергия атома минимальна. При переходе газообразного вещества в жидкость, а затем при образовании кристаллической решетки твердого тела все имеющиеся у данного типа атомов электронные уровни (как заполненные электронами, так и незаполненные) несколько смещаются вследствие действия соседних атомов друг на друга. Таким образом, из отдельных энергетических уровней уединенных атомов в твердом теле образуется целая полоса —зона энергетических уровней. [c.13] Энергетические диаграммы диэлектриков, полупроводников и проводников различны (рис. В-8). [c.13] Диэлектриками будут такие материалы, у которых запрещенная зона настолько велика, что электронной электропроводности в обычных случаях не наблюдается. [c.13] Полупроводниками будут вещества с более узкой запрещенной зоной, которая может быть преодолена за счет внешних энергетических воздействий. [c.13] Вернуться к основной статье