Bài giảng Tổng quan về Vật liệu điện

CHƯƠNG I: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN I. 1 Khái niệm I.1.1 Định nghĩa Là chất có vùng tự do nằm sát với vùng đầy thậm chí có thể chồng lên vùng đầy. Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự do rất lớn, ở nhiệt độ bình thường các điện tử hoá trị trong vùng đầy có thể chuyển sang vùng tự do rất dễ dàng, dưới tác dụng của lực điện trường các điện tử này tham gia vào dòng điện dẫn. Chính vì vậy vật dẫn có tính dẫn điện tốt. I.1.2 Phân loại Vật liệu dẫn điện có thể là những vật rắn, lỏng và trong những điều kiện nhất định có thể khí. - Vật liệu ở thể rắn là các kim loại và hợp kim. Vật dẫn kim loại chia làm 2 loại là loại có điện dẫn cao và loại có điện trở cao. Kim loại có điện dẫn cao dùng làm dây dẫn, cáp điện, dây quấn máy điện, loại có điện trở cao dùng trong các dụng cụ đốt nóng bằng điện, đèn tháp sáng, biến trở. - Vật liệu ở thể lỏng là các kim loại nóng chảy và các dung dịch điện phân vì kim loại thường nóng chảy ở nhiệt độ cao trừ thuỷ ngân có nhiệt nóng chảy 390C nên trong thực tế kim loại lỏng chỉ có thuỷ ngân được dùng trong thực tế kỹ thuật I.1.3 Đặc tính của vật liệu dẫn điện Khi nghiên cứu đặc tính dẫn điện của vật liệu cần quan tâm đến các tính chất cơ bản sau Điện dẫn suất và điện trở suất Điện dẫn suất hay điện trở suất của vật liệu tính theo biểu thức sau: m/Wmm2 Trị số nghịch đảo của điện dẫn suất g gọi là điện trở suất r, nếu vật dẫn có tiết điện không đổi là S và độ dài l thì: Đơn vị của điện trở suất là W.mm2/m, quan hệ giữa các đại lượng này như sau: 1W.m = 106Wmm2/m = 106 mWm 1Wmm2/m = 1 mWm Trị số điện trở suất của vật dẫn kim loại biến đổi trong khoảng tương đối rộng từ 0.016(bạc) đến 10Wmm2/m (hợp kim sắt- crôm- nhôm). Hệ số nhiệt của điện trở suất Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ hẹp quan hệ giữa điện trở suất với nhiệt độ gần như đường thẳng, giá trị điện trở suất ở cuối đoạn nhiệt độ Dt có thể tính theo công thức sau: Trong đó: rt : điện trở suất đo ở nhiệt độ t0 r0 : điện trở suất ở nhiệt độ ban đầu t0 aP : hệ số nhiệt của điện trở suất Hệ số nhiệt của điện trở suât nói lên sự thay đổi điện trở suất của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi. Nhiệt dẫn suất Nhiệt dẫn suất của kim loại dẫn điện có quan hệ vơi điện dẫn suất kim loại các kim loại khác nhau ở nhiệt độ bình thường với điện dẫn suất tính bằng S/m còn nhiệt dẫn suất tính bằng W/độ.m Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động Khi cho hai kim loại khác nhau tiếp xúc thì giữa chúng phát sinh hiệu điện thế nguyên nhân sinh ra hiệu điện thế tiếp xúc là công thoát điện tử của kim loại khác nhau đông thời do số điện tử tự do khác nhau mà áp lực khi điện tử ở kim loại khác nhau có thể không giống nhau. Hệ số nhiệt độ dãn nở dài của vật dẫn kim loại Hệ số dãn nở nhiệt theo chiều dài của vật dẫn kim loại là trị số của hệ số dãn nở dài theo nhiệt độ và nhiệt độ nóng chảy . Khi hệ số cao sẽ dễ nóng chảy ở nhiệt độ thấp còn kim loại có hệ số nhỏ sẽ khó nóng chảy(al). Tính cơ học của vật liệu Tính chất cơ học hay còn gọi là cơ tính là khả năng chống lại tác dụng của lực bên ngoài lên kim loại Cơ tính kim loại bao gồm tính đàn hồi, tính dẻo, tính dai, độ cứng, chịu được va chạm, và độ chịu mỏi I.2 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng Đồng ( Cu) Tầm quan trọng trong kỹ thuật điện Đồng là vật liệu quan trong nhất trong tất cả các vật liệu dẫn điện được dùng trong kỹ thuật điện vì nó có điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất lớn( sau bạc),nó có sức bền cơ khí lớn, chống lại sự ăn mòn khí quyển và có tính đàn hồi cao. Vì vậy đồng trở thành vật liệu quan trong nhát để sản xuất dây điện và nó là kim loại hiếm chỉ chiếm 0,01% trong lòng đất Phân loại Đồng được sử dụng trong công nghiệplà đồng tinh chế nó được phân loại trên cơ sở tạp chất lẫn vào trong đồng tức là mức độ tinh khiết và không tinh khiết Bảng I.1 Ký hiệu Cu% tối thiểu Hướng dẫn sử dụng CuE Cu9 Cu5 Cu0 99,95 99,90 99,5 99,0 Đồng điện phân, dây dẫn điện, hợp kim nguyên chất mịn Dây dẫn điện, hợp kim mịn dễ dát mỏng, bán thành phẩm với yêu cầu đặc biệt Bán thành phẩm như dạng tấm, dạng ống hợp kim dùng để dát mỏng và rót các chi tiết Đặc tính chung của đồng Đồng là kim loại có màu đỏ nhạt nó có điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất cao có sức bền cơ khí tương đối lớn dễ dát, dễ vuốt dãn dễ gia công khi nóng và nguội (rèn kéo sợi dát mỏng) có sức bền lớn khi va đập và ăn mòn, có sức đề kháng cao với thời tiết xấu và có khả năng tạo thành hợp kim tốt đồng thời có khả năng hàn gắn dễ dàng Trọng lượng riêng ở 200C : 8.90 kg/dm3 Nhiệt độ nóng chảy : 10830C Điện trở suất : - Dây mềm : 0.01748 Wmm2/m - Dây cứng : 0.01786 Wmm2/m Ứng dụng Do đặc tính về cơ và điện đặc biệt của đồng, đồng thời nó có sức bền cao ở thời tiết xấu nên đồng là kim loại được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện như trong kết cấu máy điện, máy biến thế, làm dây dẫn điện cho đường dây trên không, dây tải điện, dùng trong các khí cụ điện, trang thiết bị điện, trong thiết bị vô tuyến viễn thông . Hợp kim của đồng Đặc điểm – phân loại *Đặc điểm : là kim loại trong đó vật liệu đồng là cơ bản vì nó sức bền cơ khí lớn, độ cứng cao, độ dai tốt màu đẹp và có tính dễ nóng chảy. Hợp kim đồng có thể đúc các hình dạng phức tạp trênmáy công cụ và có thể phun lên mặt lim loại khác bằng phương pháp mạ điện *Phân loại : Hợp kim chính của đồng được dùng trong kỹ thuật là đồng thanh và đồng thau Hợp kim đồng thanh *Thành phần -tính chất Đồng thanh là hợp kim của đồng có thêm một số kim loại khác để tăng cường độ cứng, tăng sức bền và dễ nóng chảy theo các vật liệu thêm vào ta phân biệt: Đồng thanh- thiếc: hợp kim đồng thiếc đôi khi thêm vào một số kim loại khác để làm thay đổi các tính chất cơ, hoá học chúng tạo nên sức bền chống ăn mòn Đồng thanh -thiếc -kẽm ( thiếc 3¸ 9%, kẽm 4 ¸11%) Đồng thanh -thiếc hoặc đồng thanh -chì - thiếc ( chì 4¸ 17%) Đồng thanh không thiếc ( Al, Mn,Ni) trong đó đồng chiếm 78% *ứng dụng Đồng thanh được sử dụng trong chế tạo máy và khí cụ điện để gia công các chi tiết dùng nối dây dẫn, dữ dây, vòng đầu dây, hệ thống nối đất Từ đồng thanh người ta dùng để chế tạo cổ góp điện, giá đỡ chổi than, các tiếp điểm ổ cắm ... Hợp kim đồng thau Là hợp kim đồng - kẽm trong đó kẽm không vượt quá 46%. Ứng dụng đồng thau trong kỹ thuật điện để gia công các chi tiết dẫn dòng điện như các đầu cực bảng phân phối, phích cắm, đui đèn.. Nhôm (Al) a. Tầm quan trọng trong kỹ thuật điện Sau vật liệu đồng nhôm là vật liệu quan trong thứ 2 được sử dụng trong kỹ thuật điện vị nó có điện dẫn suất cao ( chỉ thua bạc và đồng ), trộng lượng riêng giảm, tính chất vật lý và hoá học cho ta khả năng dùng nó làm dây dẫn điện .Nhưng nhôm có nhược điểm là sức bền cơ khí tương đối bé và khó khăn trong việc thực hiện tiếp xúc điện. Nhôm là vật liệu có rất nhiều trong trái đất khoảng 7,5% b.Phân loại Nhôm được duìng trong công nghiệp được phân loại trên tỉ lệ phần trăm của kim loại tinh khiết Ký hiệu Nhôm Hàm lượng tạp chất Lĩnh vực ứng dụng Fe Si Fe+Si Cu T. tạp AB-1 AB-2 A-00 A-0 A-1 A-2 99,90 99,85 99,7 99,6 99,5 99,0 0.060 0.100 0.160 0.250 0.300 0.500 0.060 0.080 0.160 0.200 0.300 0.500 0.095 0.142 0.260 0.360 0.450 0.900 0.005 0.008 0.010 0.010 0.015 0.020 0.100 0.150 0.300 0.400 0.500 1.000 điện cực tụ điện, tụ điện cáp điện,dây dẫn,công nghiệp hoá chất cáp điện, dây dẫn hợp kim nhôm Sự tạo thành Nhôm dùng trong công nghiệp phụ thuộc vào mục đích của nó theo các tiêu chuẩn nước ngoài thì nhôm sử dụng làm dây dẫn điện phải gồm : Nhôm tinh khiết tối thiểu 99,5% Sắt -Silic 0.45% Đồng- Kẽm 0.05% Nhôm được dùng chế tạo điện cực tụ điện phải có độ tinh khiết cao mà tạp chất tối đa không quá 0.05% Các đặc tính chung Nhôm là kim loại có màu trắng bạc nhẹ, dễ dát mỏng, vuốt giãn có thể gia công dễ dàng khi nóng và nguội, dễ kéo sợi , nhôm rất bền vững không chịu ăn mòn của môi trường không khí, nước ngọt Nhôm là kim loại rất mềm rất ít đề kháng khi va chạm và xây xát, khi kéo và cắt Nhôm dễ phá huỷ ở môi trường muối, HCl, H2SO4 Nhôm khó hàn nối Trọng lượng riêng ở 200C 2.7kg/dm3 Nhiệt độ nóng chảy 6570C Điện trở suất 2.941Wmm2/m Chú ý: Không nên thực hiện mối nối giữa đồng và nhôm vì chúng điện phân làm hao mòn nhanh chóng trên bề mặt tiếp xúc gây tiếp xúc xấu e.ứng dụng +Do tính chất cơ ,điện và đặ biệt nhôm có sức đề kháng cao với thời tiết xấu và nhôm có trong thiên khá nhiều nên nhôm được sử dụng phổ biến trong kỹ thuật điện để chế tao: Dây dẫn điện ở đường dây truyền tải Dây cáp điện Các thanh góp và các chi tiết trong thiết bị điện Dây dẫn dùng để quấn Làm tụ điện Các roto của động cơ điện Các chi tiết, đầu nối giắc cắm + Dây dẫn nhôm được dùng rất phổ biến ở các đường dây trên không sau khi người ta sử dụng phương pháp để đảm bảo trạng thái tiếp xúc giữa các mối nối liên kết. + Để tăng cường sức bền cơ khí của dây dẫn người ta chế tạo những dây dẫn thép nhôm tổng hợp có phần lõi là thép một sợi hây nhiều sợivà quấn một lớp hây nhiều lớp nhôm xung quanh lõi thép này Hợp kim của nhôm Đặc điểm -phân loại -Nhôm có nhiều hợp kim dùng để đúc và để kéo dây dẫn điện. Các hợp kim chính của nhôm dùng để đúc Al-Cu-Ni, Al-Cu,Al-Cu-Zn -Các hợp kim dùng làm dây dẫn trên cơ sở nhôm là chính và dùng dây dẫn thép nhôm chế tạo sao cho có đặc tính cơ tốt -Nhôm có sức bền đứt 16¸17kg/mm2 tức là bằng khoảng 65% sức bền của dây dẫn đồng cùng loại Hợp kim -aldrey” (Mg, Si, Al) Là hợp kim phổ biến dùng để chế tạo dây dẫn và mang tên aldrey chúng là hợp kim của Al- Mg(0.3¸ 0.5%)-Si(0.4¸0.7%)-Fe(0.2¸0.3%) đặc tính của dây là có sức bền gấp 2lần so với dây dẫn nhôm 5. Chì ( Pb) Sản xuất chế tạo Chì được nhận từ các mỏ thông qua nhiều phương pháp để thu được chì thô sản phẩm thu được là 92¸96%Pb chì thô Chì thô được tinh luyện theo phương pháp nóng chảy hay điện phân để loại bỏ tạp chất và cuối cùng thu được chì với mức độ tinh khiết 99.5¸ 99.994% Chì kỹ thuật cung cấp dưới dạng thỏi 35¸ 55kg nó được dùng trong cấu tạo cáp điện và nhiều lĩnh vực khác Chí dùng chế tạo ăcquy được cung cấp dạng thỏi 35¸ 45kg b. Đặc tính chung của chì Chì là kim loại có màu tro sáng ngả xanh da trời là kim loại rất mềm dẻo, ở nhiệt độ thấp chì có tính dẫn điện rất tốt Nó có sức bền đối với thời tiết xấu, không bị tác dụng của HCl, H2SO4và sút Nó dễ hoà tan trong axit Nitri, axit axêtic pha loãng sự bay hơi của chì rất độc hại Chì là kim loại dễ dát mỏng, dễ kéo thành lá mỏng Trọng lượng riêng ở 200C 11.34 kg/dm3 Nhiệt độ nóng chảy 3270C Điện trở suất 0.208Wmm2/m c.ứng dụng Chì được sử dụng làm lớp bảo vệ ở cáp điện nhằm chống lại ẩm ướt Chì được dùng chế tạo các tấm bản cực acquy điện( trong trường hợp này các tấm bản cực sử dụng vật liệu chì có độ tinh khiết 99%) Chì dùng làm dây chảy để bảo vệ đường dây dẫn điện Wonfram Là kim loại rắn, rất nặng, có màu xám và có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong các kim loại (33700C) Wonfram được dùng làm tiếp điểm. ưu điểm của tiếp điểm wonfram: - Ổn định lúc làm việc - Độ mài mòn cơ nhỏ do vật liệu có độ cứng cao - Có khả năng chống tác dụng của hồ quang, không làm dính các tiếp điểm do khó nóng chảy - Độ ăn mòn bề mặt nhỏ Nhược điểm của wonfram khi làm vật liệu tiếp xúc: - Khó gia công - Ở điều kiện khí quyển tạo thành mạng oxít - Cần có áp lực tiếp xúc lớn để có trị số điện trở tiếp xúc nhỏ Nó còn ứng dụng làm sợi dây tóc bóng đèn Palatin (bạch kim) Bạch kim là kim loại không kết hợp với oxy và rất bền vững với thuốc thử hoá học. Bạch kim dễ gia công cơ khí, kéo thành sợi mảnh và tấm mỏng Ứng dụng : - Dùng để sản xuất các cặp nhiệt ở nhiệt độ làm việc đến 16000C - Sợi platin đặc điệt mảnh, đường kính 0.001mm dùng để treo hệ thống động trong các đồng hồ điện và các dụng cụ có độ nhạy cao 7. Bạc Bạc là kim loại có màu trắng không bị ôxy hoá ở điều kiện làm việc bình thường. Bạc có trị số điện trở suât nhỏ nhất trong các kim loại Bạc dùng để sản xuất các tiếp điểm có dòng điện nhỏ và dùng làm bản cực trong sản xuất tụ gốm, tụ mica.. 8. Vàng Vàng là kim loại có màu sáng chói có tính dẻo cao trong kỹ thuật điện vàng được dùng như vật liệu tiếp xúc để làm lớp mạ chống ăn mòn, điện cực của tế bào quang điện,và các công việc khác. Vàng là vật liệu quý hiếm, đắt tiến nên chỉ sử dụng khi cần thiết. 9. Vật liệu làm tiếp điểm điện a. Caùc yeâu caàu cuûa vaät lieäu laøm tieáp ñieåm Vaät lieäu laøm tieáp ñieåm caàn phaûi thoaõ maõn caùc ñieàu kieän: CHƯƠNG II : VẬT LIỆU DẪN TỪ II.1 Khái niệm chung 1. Những đặc trưng của vật liệu dẫn từ Vật liệu dẫn từ là vật liệu khi đặt trong từ trường nó bị từ hoá cho phép từ thông chạy qua vật liệu. j = B.S Cos j = mt . H . Cos j mt: Hệ số từ thẩm. H: Cường độ từ trường. S: Tiết diện của vật liệu. j: Góc tạo bởi Véc tơ B với phương vuông góc S Căn cứ vào hệ số từ thẩm m người ta chia vật liệu từ thành 3 loại: + Vật liệu thuận từ có m > 1 nhưng không nhiều tức là vật liệu dẫn từ nhưng kém. Ví dụ: Al, Sn, Mn. + Vật liệu nghịch từ m < 1 không nhiều tức là vật liệu không dẫn từ. Ví dụ: Cu, Pb, Zn... +Vật liệu sắt từ là những chất có m tương đối lớn khoảng vài trăm đến vài nghìn lần Vậy vật liệu dẫn từ trong kỹ thuật điện chính là vật liệu sắt từ mà vật liệu sắt từ chính là sắt và hợp kim sắt trong đó thép là vật liệu đóng vai trò quan trọng. 2. Phân loại Chia làm 3 nhóm - Vật liệu từ cứng - Vật liệu từ mềm - Vật liệu từ có công dụng đặc biệt 3. Vật liệu sắt từ Quá trình vật liệu sắt từ có thể đặc trưng bằng đường cong từ hoá B =F(H), có dạng tương đối với tất cả vật liệu sắt từ 12000 4000 8000 G H 1.2 0.4 0.8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 T 1 2 3 Độ từ thẩm là tỉ số đại lượng cảm ứng từ B và cường độ từ trường H ở điểm xác định trên đường cong từ hoá cơ bản B Hình 2 Đường cong từ hoá 1- Sắt đặc biệt tinh khiết. 2- Sắt tinh khiết(99.98%Fe), 3- Sắt kỹ thuật tinh khiết(99.92% Fe) Trên hình trục dọc bên trái giá trị cảm ứng từ tính theo gaus, bên phải tính theo tesla (T)1gaus = 10-4T .Trên trục ngang cường độ từ trường H đơn vị là ơcstet, 1ơstet = 79,6A/m Độ từ thẩm m khi H=0 gọi là độ từ thẩm ban đầuđó là trị số của nó trong từ trường yếu khoảng 0.001ơcstet, giá trị lớn nhất của độ từ thẩm ở từ trường mạnh, trong vùng bão hoà từ độ từ thẩm tiến tới bằng 1 Hệ số từ thẩm là đại lượng đặc trưng cho vật liệu sắt từ trong từ trường xoay chiều nó là tỉ số giữa biên độ cảm ứng từ với biên độ cường độ từ trường Độ từ thẩm của vật liệu sắt từ phụ thuộc vào nhiệt độ, đôi với sắt tinh khiết khoảng 7680C, niken 3580C, côban 11310C. Khi nhiệt độ vượt quá các vùng từ hoá tự phát bị phá huỷ do chuyển động nhiệt vì thế vật liệu mất từ tính II.2 Một số vật liệu dẫn từ 1. Thép kỹ thuật điện Sản xuất và chế tạo Thép là sản phẩm được nhận từ gang, thép được sản xuất theo con đường sử dụng điện điện dung, lò hồ quang, lò điện cảm ứng. Thép công nghiệp là hợp kim luôn chứa cácbon và có những nguyên tó hoá học ảnh hưởng đến đặc tính kỹ thuật như ( Si, Mn, S, P, Cr, Cu, Al) thép chứa tỉ lệ 0.5 ¸ 1.7% cacbon có điện trở suất 0.13¸0.143Wmm2/m , nhiệt độ nóng chảy 15350C, trọng lượng riêng 7.86kg/dm3 Ứng dụng Vật liệu dẫn từ thường dùng là vật liệu sắt từ như thép lá kỹ thuật điện, thép lá thường, thép đúc thép rèn..gang ít được dùng vì dẫn từ không tốt lắm. ở đoạn mạch có từ thông biến đổi tần số 50Hz thường dùng thép lá kỹ thuật dày 0.35 ¸ 0.5mm có pha thêm 2 ¸ 5% Niken để tăng điện trở thép và giảm dòng điện xoáy ở tần số cao hơn dùng thép lá kỹ thuật dày 0.1 ¸0.2mm Thép tấm là hợp kim Fe +Si dùng làm lõi sắt máy biến áp, máy điện với mục đích giảm tổn thất điện áp trong lõi thép 2. Vật liệu từ cứng a. Thép hợp kim hoá Loại thép này là đơn giản nhất và dễ kiếm nhất để làm nam châm vĩnh cửu chúng được hợp kim hoá với các chất phụ như wonfram, crôm, côban, và được nhiệt luyện đặc biệt sau đó được ổn định trong nước sôi 5giờ. Hợp kim từ cứng đúc Hợp kim 3 nguyên tố Al- Ni- Fe là hợp kim có năng lượng từ lớn . Khi cho thêm côban hay silic thì tính chất từ của hợp kim tăng lên . Tính chất từ của các vật liệu từ cứng phụ thuộc vào cấu tạo và cấu trúc từ và đạt tính chất từ tốt . Nhược điểm của hợp kim này là khó chế tạo, các chi tiết có kích thước chính xác do hợp kim giòn và cứng chỉ có thể gia công bằng phương pháp mài. Ferit từ cứng Chúng có tính ổn định cao đối với tác dụng của từ trường ngoài, cịu được lắc, va đập Khối lượng riêng 4,4 đến 4,9 g/cm3 , điện trở suất 106 đến 109W.cm ứng dụng dùng chế tạo nam châm dùng ở tần số cao, giá thành rẻ nhưng nhược điểm là độ bền cơ thấp, độ giòn lớn, tính chất từ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. 3. Sắt Trong sắt kỹ thuật tinh khiết thường có một lượng nhỏ cácbon, lưu huỳnh, mangan, silic và các nguyên tố khác làm ảnh hưởng tính chất từ của sắt vì chúng có điện trở tương đối thấp nên sắt tinh khiết kỹ thuật được sử dụng tương đối ít chủ yếu làm mạch từ với từ thông không đổi. 4. Thép mềm Thép lá kỹ thuật điện là vật liệu từ mềm được dùng rộng rãi nhất việc đưa silic vào thành phần của thép này làm tăng điện trở suất, do đó tổn hao do dòng điện xoáy giảm xuống. Thép lá kỹ thuật điện của Liên xô có một số loại sau: '11,'12, '13, '21, '22, '31, '32, '41, '42, '43, '44, '45, '46... Thép có hàm lượng silic cao chủ yếu dùng để làm lõi máy biến áp mà ta thường gọi là tôn silic có độ dày 0.1đến 1mm CHƯƠNG III: VẬT LIỆU DẪN TỪ III.1 Tính dẫn điện của chất bán dẫn III.1.1 Khái niệm chung Chất bán dẫn là gì ? chất bán dẫn chiếm vị trí trung gian là chất dẫn điện nhỏ hơn kim loại và cách điện lớn hơn chất cách điện Đặc tính cơ bản của chất bán dẫn Tính dẫn điện phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ và nồng độ tạp chất trong chất bán dẫn ngoài ra còn phụ thuộc vào các tác động bên ngoài khác như ánh sáng nhiệt độ, điện trường Phân loại chất bán dẫn Chất bán dẫn mà ở mỗi nút mạng tinh thể chỉ có nguyên tử của chất đó thì gọi là chất bán dẫn nguyên tính Chất bán dẫn mà ở mỗi nút mạng tinh thể có các nguyên tử của chất khác thì gọi là chất bán dẫn có tạp chất III.1.2 Tính dẫn điện của chất bán dẫn có tạp chất 1. Chất bán dẫn N Chất bán dẫn N khi pha tạp chất cho vào chất bán dẫn khi đó điện tử là hạt dẫn đa số trong chất bán dẫn còn lỗ trống là hạt dẫn thiểu số tính dẫn điện của chất bán dẫn này gọi là chất bán dẫn N 2. Chất bán dẫn P Chất bán dẫn P khi pha tạp chất cho vào chất bán dẫn khi đó chất bán dẫn thiếu điện tử và hình thành các lỗ trống các lỗ trống này dễ dàng nhận điện tử của các nguyên tử kế cận gọi là chất bán dẫn P Ngoài ra chất bán dẫn như cacbon, selen, silic, gemani cũng được sử dụng trong kỹ thuật điện nhưng sử dụng nhiều nhất là silic và gemani III.2 Chất bán dẫn được dùng trong kỹ thuật điện III.2.1 Silic Silic là một nguyên tố có rất nhiều trong thiên nhiênchiếm tỉ lệ 28% trong lớp vỏ trái đấtở dưới dạng silicat SiO2 trong các mỏ. Tuy nhiên kỹ thuật để sản xuất silic tinh khiết thì rất phức tạp nên giá thành của bán dẫn này còn rất đắt Silic có màu xám tro, không bị oxy hoá, rất giòn và dễ bị vỡ vụn, dễ cháy ở nhiệt độ 700¸8000C Trọng lượng riêng 2.37 kg/dm3 Điện trở suất 10-2 ¸ 108 Wmm2/m Nhiệt độ nóng chảy 1415 0C ứng dụng : Silíc + sắt làm lõi thép máy biến áp ngoài ra nó còn kết hợp với hợp kim khác làm tăng sức bền về nhiệt độ Silic dùng làm chất bán dẫn chế tạo các linh kiện điện tử như diode, transistor, SCR, IC.. III.2.2 Gemani Gemani tìm thấy trong thiên nhiên dưới dạng acgirôđít, gecmanitvà một số lượng ít có trong mỏ kẽm, trong chất cặn hăcín của nhà máy than cốc đá Gemani có màu xám tro, nó không bị oxy hoá, không bị tác dụng của HCl và H2SO4 nhưng nó hoà tan trong kềm Trọng lượng riêng 5.36 kg/dm3 Điện trở suất 10-3 ¸ 102 Wmm2/m Nhiệt độ nóng chảy 958 0C - ứng dụng : gemani dùng để chế tạo diode, transistor, SCR, Vi mạch IC... III.2.3 Selen Selen là nguyên tố được điều chế trong nhà máy sản xuất axit sunfuric khi làm sạch đồng bằng điện phân selen có các dạng khác nhau, vô định hình, tinh thể, màu sắc khác nhau. Selen cớ màu xám tro cấu tạo sáu cạnh Khối lượng riêng 4,8g/cm3, Nhiệt độ