| Autor |
Nachricht |
Isolator
Gast
|
 Isolator Verfasst am: 19. Jul 2022 13:29 Titel: Nichtleiter leiten trotzdem? (Bändermodell) |
 |
|
Meine Frage:
Wenn man die Bandlücken im Bändermodell bei Nichtleitern überwinden kann, sind diese dann nicht streng genommen ebenfalls Leiter bzw Halbleiter?
Bei Halbleiter geschieht das doch bei einer gewissen Menge an Energie (in Form von Wärme). Wenn man nun genug Energie zuführt (3 eV? ), dann werden doch selbst Luft, Sauerstoff, Holz, Kunststoffe, Glas, etc... leitfähig. Oder?
Meine Ideen:
- |
|
 |
Füsik-Gast
Gast
|
| Füsik-Gast Verfasst am: 19. Jul 2022 15:21 Titel: Leitfähigkeit |
|
|
"Nichtleiter" im Sinne von Materialien mit unter üblichen Bedingungen geringer elektrischner Leitfähigkeit können ebenfalls zu "Leitern" werden:
"Daher können alle als „Nichtleiter“ bezeichneten Stoffe oder Materialien trotz ihrer Benennung mit ausreichend viel Energie, zum Beispiel bei (sehr) hohen Temperaturen oder durch das Anlegen einer genügend hohen Spannung zum leiten von (höheren bzw. hohen) elektrischen Strömen gebracht werden, wodurch sich diese in elektrische Leiter verwandeln, allerdings oft nur kurzfristig, da vor allem Festkörper dabei häufig irreversibel zerstört werden.." aus Wikipedia(Nichtleiter).
Füsik-Gast. |
|
|
Isolator
Gast
|
| Isolator Verfasst am: 19. Jul 2022 16:26 Titel: |
|
|
Passiert das z.B. in der Luft, wenn es ein Gewitter gibt? Wird die Luft zum Leiter?
Wie kann man das erklären? |
|
|
Füsik-Gast
Gast
|
| Füsik-Gast Verfasst am: 19. Jul 2022 17:22 Titel: Nichtleiter |
|
|
Das Bändermodell ist nur auf Festkörper anwendbar.
In Gasen hast du den sprunghaften Anstieg der Leitfähigkeit durch Ionisierung des Gases,da werden die Gasionen dann zu den Ladungsträgern.
Daher besser vorher definieren,was du als "Nichtleiter" verstehst.
Füsik-Gast. |
|
|
Isolator
Gast
|
| Isolator Verfasst am: 19. Jul 2022 17:29 Titel: |
|
|
Danke!
Also kann man prinzipiell sagen:
Bei genug Energie könnte z.B. ein Buch elektrischen Strom leiten?
Wie viel Energie wäre hierfür nötig und ist das schon einmal gelungen? |
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
|
| ML Verfasst am: 20. Jul 2022 09:42 Titel: |
|
|
Hallo,
| Isolator hat Folgendes geschrieben: |
Bei genug Energie könnte z.B. ein Buch elektrischen Strom leiten?
Wie viel Energie wäre hierfür nötig und ist das schon einmal gelungen? |
Für Papier würde ich das eher bezweifeln. Trockenes Papier ist ein ziemlich guter Nichtleiter. Als ich noch in der Halbleitertechnik gearbeitet habe, haben wir öfter ein Stück Papier unter den zu untersuchenden Wafer gelegt, wenn über den Wafer und das Messgerät irgendwelche Kriechströme abgeleitet wurden.
Das Bändermodell ist ja eigentlich nur für Kristalle gedacht. Insofern würde ich vermuten, dass es sich nicht einfach auf Papier übertragen lässt.
Es gibt jedoch spezielle Keramiken, die bei ausreichend niedrigen Temperaturen sogar supraleitend werden. Das Bändermodell dürfte hier aber wiederum kein geeignetes Beschreibungsmodell sein.
Viele Grüße
Michael |
|
|
Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
|
| Steffen Bühler Verfasst am: 20. Jul 2022 09:49 Titel: |
|
|
Hier wird die Durchschlagsfestigkeit von Papier mit 10 kV/mm angegeben.
Viele Grüße
Steffen |
|
|
Fragvogel_1
Anmeldungsdatum: 30.03.2022
Beiträge: 73
|
| Fragvogel_1 Verfasst am: 20. Jul 2022 15:45 Titel: |
|
|
Hi,
normales Papier enthält aber viel Luft im Gefüge, die, beim Anlegen von elektrischen Feldern ionisiert und so den gesamten Strom trägt.
Hier mal ein Video dazu: der Titel ist zwar "Prüfung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit", was aber passiert: Die Luft um den Prüfling wird langsam ionisiert, und die gesamte Entladung fließt um das Prüfobjekt herum.
Früher, in der guten alten Zeit, hat man deshalb Papierisolatoren mit Öl getränkt, um die Luft zu entfernen.
Wenn du die Leitfähigkeit nur vom Papier testen willst, brauchst du eine Vakuumkammer.
Grüße |
|
|
Nobby1
Anmeldungsdatum: 19.08.2019
Beiträge: 1549
|
| Nobby1 Verfasst am: 20. Jul 2022 15:56 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Bei genug Energie könnte z.B. ein Buch elektrischen Strom leiten? |
Nein, man denke an Fahrenheit 451 von Ray Bradbury. |
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083
|
| TomS Verfasst am: 20. Jul 2022 22:26 Titel: |
|
|
| ML hat Folgendes geschrieben: | | Das Bändermodell ist ja eigentlich nur für Kristalle gedacht. Insofern würde ich vermuten, dass es sich nicht einfach auf Papier übertragen lässt. |
Jedenfalls nicht direkt.
In Grunde geht es jedoch immer um das selbe, nämlich i) die Struktur der Wellenfunktion - lokalisiert oder delokalisiert - im Potential des Festkörpers und ii) die Besetzungszahl der Zustände abhängig von der Temperatur zu berechnen.
Ein Elektron in einen bestimmten Zustand kann nur dann zur Leitung beitragen, wenn ii) dieser Zustand besetzt ist und wenn i) es sich um einen delokalisierten Zustand handelt.
| ML hat Folgendes geschrieben: | | Es gibt jedoch spezielle Keramiken, die bei ausreichend niedrigen Temperaturen sogar supraleitend werden. Das Bändermodell dürfte hier aber wiederum kein geeignetes Beschreibungsmodell sein. |
Bei der normalen Supraleitung spielt wiederum die Struktur der Wellenfunktionen eine Rolle, die Wechselwirkung der Elektronen durch Photonen und die daraus resultierenden Cooper-Paare, sowie die Bose-Einstein-Kondensationen derselben.
Ein analoger Mechanismus für keramische Hochtemperatursupraleiter ist nicht bekannt.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
PhyMaLehrer
Anmeldungsdatum: 17.10.2010
Beiträge: 1085
Wohnort: Leipzig
|
| PhyMaLehrer Verfasst am: 21. Jul 2022 06:47 Titel: |
|
|
|
Ich erinnere mich an ein Experiment, da waren in Reihe zu einer Glühlampe zwei Metallstäbchen geschaltet, die einander nicht berührten und die mit einem Glasrohr (aber sowas von Nichtleiter!) "überbrückt" waren. Nachdem das Glasrohr mit einem Brenner zum Glühen gebracht wurde, begann auch die Lampe zu leuchten. Der Versuch war so dimensioniert, daß der fließende Strom ausreichte, das Glasrohr und damit auch die Glühlampe am Glühen zu halten. |
|
|
Fragvogel_1
Anmeldungsdatum: 30.03.2022
Beiträge: 73
|
| Fragvogel_1 Verfasst am: 21. Jul 2022 15:46 Titel: |
|
|
Hi,
wurde in diesem Experiment auch ohne Glasstab wiederholt, oder mit einer elektrischen Heizung des Glasstabes? Ich würde denken, dass die Flamme des Brenner den Strom leitet.
Grüße |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 21. Jul 2022 15:53 Titel: |
|
|
| Fragvogel_1 hat Folgendes geschrieben: | | Ich würde denken, dass die Flamme des Brenner den Strom leitet. |
Davon bin ich auch erst ausgegangen, aber den letzten Satz interpretiere ist so, dass der Stromkreis auch dann geschlossen bleibt, wenn man den Brenner entfernt. |
|
|
Füsik-Gast
Gast
|
| Füsik-Gast Verfasst am: 21. Jul 2022 15:58 Titel: glas |
|
|
| Fragvogel_1 hat Folgendes geschrieben: | | wurde in diesem Experiment auch ohne Glasstab wiederholt, oder mit einer elektrischen Heizung des Glasstabes? Ich würde denken, dass die Flamme des Brenner den Strom leitet.e |
Es gibt Versuchsanordnungen mit elektrischer Heizung,aber selbst bei denen mit Gasflamme steigt die Leitfähgikheit erst langsam an,eben mit der Temperatur des Glases.Wäre die Brennerflamme verantwortlich,müßte die Leitfähigkeit sofort auf den späteren Meßwert ansteigen.
Hier liegt einfach die erhöhte Ionenbeweglichkeit im erhitzten Glas vor,nach meiner Kenntnsi eben keine Besetzung von energetisch sonst zu hoch liegenden Bändern.
Die Versuche zeigen auch eine bestehende Leitfähigkeit nach Enfternen der externen Heizquelle,dort dann weiteres Aufheizen des Glases bis zum Schmelzen.
Füsik-Gast. |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 21. Jul 2022 16:09 Titel: Re: glas |
|
|
| Füsik-Gast hat Folgendes geschrieben: | | aber selbst bei denen mit Gasflamme steigt die Leitfähgikheit erst langsam an,eben mit der Temperatur des Glases.Wäre die Brennerflamme verantwortlich,müßte die Leitfähigkeit sofort auf den späteren Meßwert ansteigen. |
Darauf würde ich mich nicht verlassen. Die Leitfähigkeit der Brennerflamme könnte ja durch Substanzen erhöht werden, die aus dem Glas austreten. Dass da war raus kommt, sieht man daran, dass sich die Farbe der Flamme ändert, wenn man sie auf das Glas richtet (üblicherweise von Blau nach Gelb). Dann würde die Leitfähigkeit der Flamme auch mit zunehmender Temperatur des Glases ansteigen.
Sicher ist man tatsächlich nur, wenn keine Flamme im Spiel ist. |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5874
|
| Myon Verfasst am: 21. Jul 2022 16:29 Titel: |
|
|
Hier gibt es ein Video des Versuchs.
Man sieht ziemlich klar, dass die Leitfähigkeit des Glases mit steigender Temperatur zunimmt.
Im Stromkreis sind keine Glühlampen, wie von PhyMaLehrer erwähnt, welche den Strom begrenzen können. Ab einer gewissen Temperatur erhitzt sich das Glas alleine durch den fliessenden Strom immer weiter, bis es schmilzt.
Energiebänder wie ein Halbleiter kann ein amorphes Material wie Glas nicht haben, denn Energiebänder sind ja eine Folge eines gitterperiodischen Potentials. Es wird also so sein wie von Füsik-Gast beschrieben, dass Ionen im Glas den Strom leiten. Siehe auch Festkörperionik. |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 21. Jul 2022 16:36 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Man sieht ziemlich klar, dass die Leitfähigkeit des Glases mit steigender Temperatur zunimmt. |
Naja, ganz so klar ist das nicht. Wie kann man unterscheiden, ob da wirklich das Glas leitet und nicht nur ein Plasma an der Oberfläche? |
|
|
Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5874
|
| Myon Verfasst am: 21. Jul 2022 16:42 Titel: |
|
|
| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Wie kann man unterscheiden, ob da wirklich das Glas leitet und nicht nur ein Plasma an der Oberfläche? |
Gut, sicher kann man alleine aufgrund dieses Versuchs nicht sein. Aber weshalb sollte sich das Glas nach Entfernen der Flamme weiter so stark erwärmen, wenn nicht durch die Joulesche Wärme des Stroms, welcher im Glas selber fliesst? |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
|
| DrStupid Verfasst am: 21. Jul 2022 17:19 Titel: |
|
|
| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Aber weshalb sollte sich das Glas nach Entfernen der Flamme weiter so stark erwärmen, wenn nicht durch die Joulesche Wärme des Stroms, welcher im Glas selber fliesst? |
Durch die Joulesche Wärme des Stroms, welcher im Plasma an der Oberfläche des Glases fließt. Das wiederum wird vom heißer werdenden Glas mit immer mehr Ionen gespeist. Um diese Möglichkeit auszuschließen, könnte man den Glasstab senkrecht in eine Glasscheibe einlöten. Dann würde man sehen, ob der Strom direkt durch den Glasstab fließt oder einen Umweg über den Rand der Scheibe nimmt. |
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
