Μονωτής

Μονωτική ταινία

Μονωτής είναι κάθε υλικό το οποίο δεν επιτρέπει την ελεύθερη διέλευση του ηλεκτρικού φορτίου από τη μάζα του. Τέλειοι μονωτές που να απαγορεύουν εντελώς τη διέλευση του ηλεκτρικού φορτίου από μέσα τους δεν υπάρχουν, αλλά μερικά υλικά τις περισσότερες φορές συμπεριφέρονται ως τέλειοι μονωτές. Μερικοί μονωτές είναι το πλαστικό, τα κεραμικά υλικά, το γυαλί. Επίσης ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι ένας μονωτής.

Γενικές πληροφορίες για τους μονωτές

Διηλεκτρικά ή μονωτές χαρακτηρίζονται τα υλικά στα οποία τα ηλεκτρικά πεδία που αναπτύσσονται στο εσωτερικό τους διατηρούνται για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. Κατά την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου στα υλικά αυτά δημιουργούνται ηλεκτροστατικά δίπολα που προσανατολίζονται κατάλληλα ως προς το πεδίο (διεργασία πόλωσης) ενώ η ειδική ηλεκτρική τους αντίσταση παραμένει υψηλή. Η ιδιότητα αυτή καθορίζει βασικά τη διηλεκτρική συμπεριφορά τους.

Τα κοινά διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρικοί μονωτές και ως πυκνωτές. Οι απαιτήσεις απο τη χρησιμοποίηση ηλεκτρομονωτικών υλικών είναι η παρεμπόδιση της διαφυγής ηλεκτρικών φορτίων από τους αγωγούς, η αντοχή τους στις περιβαλλοντικές συνθήκες, η παροχή προστασίας στους αγωγούς ή τα εξαρτήματα από τη διάβρωση, η αντοχή τους στη θερμοκρασία που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν.

Στα διηλεκτρικά οι δεσμοί της δομής τους είναι ομοιοπολικοί ή ιοντικοί ή συνδυασμός των δυο τύπων. Επίσης μπορεί να έχουμε συγκράτηση γειτονικών στιβάδων ή μορίων με δυνάμεις van der Waals. Τα ηλεκτρόνια στους δεσμούς αυτούς δεν είναι ελεύθερα όπως στο μεταλλικό δεσμό. Συνεπώς τα υλικά που περιέχουν τέτοιους δεσμούς εμφανίζουν μονωτικές ιδιότητες. Στο διάγραμμα των ζωνών ενέργειας, η ζώνη σθένους είναι πλήρης, η ζώνη αγωγιμότητας κενή ενώ το ενεργειακό χάσμα είναι πολύ μεγάλο. Συνεπώς στους μονωτές είναι δύσκολο στις συνήθεις συνθήκες τα ηλεκτρόνια να μεταπηδήσουν στη ζώνη αγωγιμότητας και να εμφανιστεί αγωγιμότητα. Η περιγραφή αυτή ισχύει για τα ιδανικά διηλεκτρικά. Στην πραγματικότητα υπάρχουν πάντοτε μερικά ελεύθερα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας.