Teorie atomu
Hmota se skládá z atomů prvku. Vnitřní struktura atomů se liší pouze počtem a uspořádáním elementárních částic.
Atom má dvě základní oblasti:
- elektronový obal,
- jádro.
Elektronový obal je tvořen pohyblivými částicemi elektrony. Elektrony se pohybují kolem jádra po určitých uzavřených drahách s danou energií a mají elementární záporný elektrický náboj - 1 e = 1,602.10
Jádro atomu obsahuje dva druhy elementárních částic, protony a neutrony.
Proton je cca 1 840 krát těžší než elektron a má kladný (opačný) stejně velký náboj jako elektron. Neutron je stejně těžký jako proton, ale elektricky je neutrální. Počet elektronů a protonů je stejný, proto se atom navenek jeví jako elektricky neutrální.
Vedení proudu v kovech.
Pokud dráhy v atomech nejsou plně obsazeny vznikají tzv. volné elektrony, které mohou své dráhy i celý atom opustit. Jestliže na ně začne silově působit vnější elektrické pole, přidá se k jejich nepravidelnému pohybu ještě uspořádaný pohyb a vznikne tak tok sdílených volných elektronů - elektrický proud.
Vedení proudu v kapalinách
Při štěpení molekul solí, kyselin a zásad (vodivé roztoky) nebo v plynech při ionizaci plynů, kdy vznikají ionty - částice schopné nést náboj. Tyto ionty se ve svém prostředí volně pohybují - vedou elektrický proud.
Rozdělení látek podle vodivosti
Látky obsahující velký počet volných nositelů elektrického náboje jsou elektricky vodivé, jsou to vodiče elektrického proudu. Vodiče elektrického proudu dělíme na dvě základní skupiny:
- vodiče s elektronovou vodivostí, v nichž je elektrický proud veden tokem volných elektronů,
- vodiče s iontovou vodivostí, v nichž je elektrický proud veden tokem kladných a záporných iontů.
Do první skupiny patří především kovy (Cu, Al, Ag aj.) a do druhé skupiny elektrolyty, tj. vodivé roztoky (např. roztok H2SO4 v akumulátorech) a taveniny. Vodiče, které mají elektronovou vodivost, se průchodem elektrického proudu nemění. Vodiče, které mají iontovou vodivost, se průchodem elektrického proudu mění, rozkládají se ‑ elektrolýza.
Látky, které mají velmi malé množství volných elektronů nebo iontů vedou špatně elektrický proud nebo vůbec ho nevedou - nevodiče, izolanty nebo dielektrika (zakázaný valenční pás je větší než 3 eV – mezi valenčním pásmem a pásmem vodivosti). Dobrými izolanty jsou sklo, porcelán, slída, parafín a ideálním izolantem je absolutní vakuum, které je ve vesmíru.
Další skupinu tvoří látky zvané polovodiče, vlastní a nevlastní. Vlastní polovodiče ‑ chemicky čisté látky, které při nízké teplotě (blízko absolutní nuly) mají malý počet volných nosičů elektrických nábojů - izolanty. Od určité teploty vedou spontánně elektrický proud – pro praxi jsou nepoužitelné. Nevlastní polovodiče - při normální teplotě přidáním tzv. aktivních příměsí vzroste prudce počet nosičů volných nábojů, které vedou při správné polarizaci elektrický proud (zakázaný valenční pás je menší než 3 eV). Příměs s přebytečným elektronem ve valenční sféře vytváří nevlastní polovodič typu N. Příměs s chybějícím elektronem ve valenční sféře vytváří polovodič typu P. Mezi polovodiče patří bór, uhlík, křemík, germanium, selen aj. Z hlediska využití v elektronice jsou nejdůležitější polovodiče z křemíku, germania a selenu.
- Učitel: Zdeněk Sviták