Γιατί είναι δύσκολο για τα ηλεκτρόνια να κινούνται μέσα από έναν μονωτή;
1. Σφιχτά δεσμευμένα ηλεκτρόνια:
* ηλεκτρόνια σθένους: Σε μονωτήρες, τα ηλεκτρόνια των εξωτερικών κελύφους (σθένους) των ατόμων συνδέονται στενά με τον πυρήνα. Αυτά τα ηλεκτρόνια έχουν πολύ περιορισμένη ελευθερία να κινούνται.
* Ενεργειακά κενά: Υπάρχει ένα μεγάλο ενεργειακό χάσμα μεταξύ της ζώνης σθένους (όπου είναι τα ηλεκτρόνια) και της ζώνης αγωγιμότητας (όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται ελεύθερα). Αυτό το ενεργειακό κενό είναι πολύ μεγάλο για τα ηλεκτρόνια να μεταβούν εύκολα στη ζώνη αγωγιμότητας.
2. Έλλειψη μεταφορέων ελεύθερης χρέωσης:
* Χωρίς δωρεάν ηλεκτρόνια: Σε αντίθεση με τους αγωγούς, οι μονωτήρες δεν διαθέτουν πολλά δωρεάν ηλεκτρόνια για να μεταφέρουν ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
* Περιορισμένος ιονισμός: Ακόμη και αν εφαρμόσετε ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο, είναι πολύ δύσκολο να ιονίζετε τα άτομα σε έναν μονωτή και να δημιουργήσετε ελεύθερους φορείς φόρτισης.
3. Ισχυρή ενδοατομική σύνδεση:
* ομοιοπολικοί δεσμοί: Πολλοί μονωτήρες έχουν ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων, γεγονός που περιορίζει περαιτέρω την κίνηση των ηλεκτρονίων. Αυτοί οι δεσμοί κρατούν τα ηλεκτρόνια σφιχτά στη θέση τους.
* Ιονικά ομόλογα: Ορισμένοι μονωτήρες έχουν ιοντικούς δεσμούς, όπου τα ηλεκτρόνια προσελκύονται έντονα από τα αντίθετα φορτισμένα ιόντα, καθιστώντας δύσκολο να κινηθούν.
αναλογία: Φανταστείτε ένα γεμάτο δωμάτιο όπου όλοι κρατούν ο ένας στον άλλο σφιχτά. Είναι δύσκολο για οποιονδήποτε να κινηθεί ελεύθερα. Αυτό είναι παρόμοιο με το πώς τα ηλεκτρόνια σε έναν μονωτή είναι στενά συνδεδεμένα και ανίκανοι να κινούνται εύκολα.
Αντίθετα, οι αγωγοί έχουν:
* Ανεξάρτητα δεσμευμένα ηλεκτρόνια: Τα εξώτατα ηλεκτρόνια είναι χαλαρά δεσμευμένα και μπορούν να κινηθούν ελεύθερα.
* Μικρά κενά ενέργειας: Υπάρχει ένα μικρό ενεργειακό κενό, καθιστώντας εύκολο για τα ηλεκτρόνια να πηδούν στη ζώνη αγωγιμότητας.
* Πολλοί μεταφορείς ελεύθερης χρέωσης: Πολλά δωρεάν ηλεκτρόνια είναι διαθέσιμα για τη μεταφορά ρεύματος.
Περίληψη: Οι μονωτήρες αντιστέκονται στη ροή της ηλεκτρικής ενέργειας, επειδή τα ηλεκτρόνια τους είναι στενά συνδεδεμένα, δεν διαθέτουν ελεύθερους φορείς φόρτισης και έχουν ισχυρούς διατομικούς δεσμούς.
