ПРОВОДИ І КАБЕЛІ. ВУГІЛЬНІ МАТЕРІАЛИ ТА ВИРОБИ.

Обмотувальні, установочні та монтажні проводи

Обмотувальні проводи застосовуються для виготовлення обмоток електромашин, електроапаратів і приладів. Їх випускають з жилами із міді, алюмінію та сплавів з великим питомим опором (манганін, константан, ніхром). Жили можуть мати емалеву, плівкову, волокнисту та емалево-волокнисту ізоляцію.

Проводи з емалевою ізоляцією. Емалева ізоляція являє собою гнучке лакове покриття із емаль-лаку. До основного типу відносять ПЕВ (клас А – 105⁰С;) та з механічно міцної емалевої ізоляції (на основі полівінілацеталевих смол, що стійкі до масел) найбільш застосовуються наступні проводи:

ПЕВТл – клас Е, поліуретановий емаль–лак;

ПЕТВ –клас В, емальований поліефірним лаком на основі лавсану, має високу нагрівостійкість;

ПЕТМ – з підвищеною механічною міцністю (збільшена товщина ізоляції). Дозволяє застосовувати механічне намотування обмоток електромашин (тобто добре витримує багаторазове перегинання та розтягування);

ПЕТ –155 – клас F ;

ПЕТ–200 – емаль на основі поліімідів, допустима температура нагрівання 180...200⁰С;

ПЕЖБ – з неорганічною ізоляцією (склоемаль), допустима температура нагрівання 300⁰С (короткочасно 600⁰С).

Проводи з паперовою ізоляцією – мідні або алюмінієві жили обмотані кабельним папером (0,1...0,12 мм). Застосовують для обмоток трансформаторів з внутрішньою масляною ізоляцією.

Проводи з волокнистою ізоляцією виготовляють з мідними та алюмінієвими круглого або прямокутного перетину. Ізоляція має одно - або двошарову обмотку із бавовняно-паперової, шовкової або синтетичної пряжі (лавсан, капрон або скловолокниста ізоляція). Товщина волокнистої ізоляції більше ніж емалевої, але і електрична міцність набагато перевищує електричну міцність емалі. Розповсюдження мають такі проводи (літера А вказує на можливість виконання проводу з алюмінієвою жилою, маркування без літери – з мідною жилою):

(А) ПБД – два шари бавовняно-паперової пряжі;

(А) ПЛБД – один шар лавсанової ізоляції та один шар бавовняно-паперової пряжі;

ПЛД – два шари лавсанової ізоляції;

(А) ПСД – два шари скловолокна просоченого лаком;

ПСДК – два шари скловолокна просоченого кремнійорганічним лаком.

Проводи з емаль-волокнистою ізоляцією – складаються з емальованої мідної жили круглого перетину, поверх якого нанесена бавовняно-паперова, шовкова, лавсанова або скляна пряжа. Така конструкція дає можливість досягти механічної та електричної міцності. Застосовується в електромашинах і апаратах, в яких можуть бути підвищені механічні навантаження на обмотувальні проводи як в процесі виготовлення, так і в процесі експлуатації. Прикладом є:

ПЕВБД – емаль, два шари бавовняно-паперової пряжі;

ПЕВШО – емаль, один шар натурального шовку;

ПЕТЛО – емаль підвищеної нагрівостійкості, один шар лавсану;

ПЕТКСОТ – емаль кремнійорганічна, один шар скловолокна просоченого кремнійорганічним лаком.

Проводи з плівковою ізоляцією – плівки на основі ефірів целюлози. Електрична міцність 50 кВ/мм.

Установочні проводи – застосовуються для розподілу електроенергії в силових і освітлювальних мережах при стаціонарній прокладці в середині та зовні приміщення. Випускають з мідними та алюмінієвими жилами, які можуть бути одно- або багатодротовими (гнучкі). Установочні проводи можуть мати ізоляцію із гуми або з гнучких пластиків (поліетилен, полівінілхлорид). Гумова ізоляція обплетена бавовняно-паперовою пряжею і просочена протигнильним складом. Виготовляють на напругу 380 та 660 В змінного струму. Робоча температура для гумової ізоляції (–40...+65)⁰С, пластикової (–50...+70)⁰С, з кремнійорганічним покриттям (–60...+180)⁰С. Приклади установочних проводів (літера А вказує на можливість виконання проводу з алюмінієвою жилою, маркування без літери – з мідною жилою):

(А) ПР – гумова ізоляція в бавовняно-паперовому обплетенні (на сьогодні має обмежене застосування);

ПРГ – з гумовою ізоляцією гнучкий;

(А) ПРВ – гумова в полівінілхлоридному пластикаті (застосовується в приміщеннях з підвищеною вологістю);

(А) ПВ – одножильний в поліхлорвініловій ізоляції;

ПГВ – гнучкий в поліхлорвініловій ізоляції;

(А) ПП – в поліетиленовій ізоляції;

РКГМ – гнучкий, багатодротовий із нагрівостійкою кремнійорганічною гумою в обплетенні із скловолокнистої пряжі просоченій лаком ( допустима температура нагрівання 180⁰С , застосовується для виводів електромашин).

Монтажні проводи – використовують для з’єднань в електроапаратах, приладах. Струмоведучі жили виготовляють з лужених проводів міді. Бувають одно- та багатожильними. Перетин 0,05...2,5 мм².

При температурі 200...250⁰С застосовують нікельовані мідні жили. Ізоляція виконується із фторопласту або фторопластової стрічки в комбінації із скловолокнистим обплетенням.

Наприклад:

МГВ – багатодротовий, гнучкий, поліхлорвінілова ізоляція (для підведення до акумуляторів);

МГВШ – шар шовкової ізоляції з поліхлорвініловим покриттям;

ТМ-250 – фторопласт-4 в обплетенні із скловолокна і просочений кремнійорганічним лаком.

Проводи повітряних ліній електропередач

Неізольовані проводи ліній електропередач виготовляють таких марок :

М – мідні; А – алюмінієві; АС – сталеалюмінієві (в тих випадках, коли треба підвищена механічна міцність); АСО – сталеалюмінієві полегшеної конструкції для ліній 220 – 380 кВ; АСУ – сталеалюмінієві підсиленої конструкції; ПС – стальні; ПСО – стальні оцинковані. В табл. та наведені основні параметри проводів для ліній електропередач

Таблиця…..

Основні параметри алюмінієвих проводів повітряних ліній електропередач.

Таблиця…..

Основні параметри стальних проводів повітряних ліній електропередач.

Кабелі

Це конструкція з одної або кількома ізольованими струмоведучими жилами, що вміщені в герметичну оболонку, поверх якої можуть бути накладені захисні покриття. Кабелі застосовуються для:

– передачі та розподілу електроенергії (силові);

– контрольно-вимірювальних приладів, апаратів керування та захисту (контрольні);

– різних видів зв’язку.

За родом ізоляції жил кабелі бувають з:

– паперовою;

– поліхлорвініловою (полівінілхлоридною);

– поліетиленовою.

За родом захисту:

– голі;

– асфальтовані;

– броньовані.

Маслонаповнені кабелі – силові кабелі з паперовою просоченою ізоляцією, пустоти в яких заповнені маслом під постійним надлишковим тиском. В кабелях середнього тиску є зміцнювальні стрічки з міді або латуні, накладені поверх свинцевої оболонки. В кабелях високого тиску (110 кВ і більше) є зміцнювальні оболонки, що розраховані на великий тиск.

Свинцеві оболонки – у вигляді суцільної трубки товщиною 0,9...3,02 мм.

Алюмінієві оболонки – має в 2...2,5 рази вищу механічну міцність ніж свинцева оболонка. Товщина не менше 0,8 мм для діаметрів до 16 мм і не менше 0,9 мм для діаметрів більше 16 мм.

Поліхлорвінілова оболонка – виконується в синьому або чорному кольорі, має високу стійкість проти дії світлових променів і атмосферних явищ, хімостійка, морозостійка (до –50⁰С).

Гумові оболонки – виконуються із шлангової гуми.

Захисне покриття – від механічних пошкоджень і від корозії. На захисні оболонки накладають подушки, що складаються з послідовно накладених концентричних шарів паперу, бітуму, просоченої кабельної пряжі. Для кабелів з пластиковою оболонкою кількість шарів зменшується.

Броня – дві стальні стрічки намотані з протилежним навиванням або стальні проволоки. Броньовані кабелі прокладаються на вертикальних або крутих трасах. На гумові і поліхлорвінілові оболонки броня не накладається (щоб не позбавляти гнучкості шланговим оболонкам).

Асфальтові покриття – послідовне накладання концентричних шарів: бітуму, просоченого стрічкового сульфітного паперу, бітуму, просоченої кабельної пряжі, бітуму і крейдяного покриття.

Зовнішнє захисне покриття броньованого кабелю призначене для захисту броні від агресивного середовища. Складається з концентрично накладених шарів бітуму, просоченої кабельної пряжі, бітуму і крейдяного покриття. Крейдяне покриття служить для захисту від сонячних променів. При застосуванні кабелів у пожежонебезпечних приміщеннях зовнішнє покриття не використовують.

Контрольні кабелі – випускають з ізоляцією з просоченого кабельного паперу, з гумовою та пластиковою ізоляцією і розраховують на напругу 660 В змінного і 1000 В постійного струму.

Вугільні провідникові матеріали та вироби

З неметалічних провідників особливо важливі матеріали на основі вуглецю або електровугільні вироби. З вугілля виготовляють щітки електричних машин, електроди для прожекторів, електроди для дугових електропечей і електролітичних ванн, аноди гальванічних елементів. Вугільні порошки використовують в мікрофонах. З вугілля виробляють високоомні резистори, розрядники для телефонних мереж, елементи електровакуумної техніки.

Сировиною для виробництва електровугільних виробів служить сажа, графіт або антрацит. Вихідна сировина подрібнюється та змішується з кам’яновугільною смолою. Їй надають необхідної форми і обпікають (для щіток 800⁰С, вугільних електродів – 3000⁰С).

Щітки – ковзний контакт для підведення (відведення) струму в електричних машинах. Розміри від 4´4 до 35´35 мм висотою 12...70 мм. Розрізнюють вугільно-графітні (Т, УГ), графітні (Г), електрографітні (ЕГ), міднографітні (М, МГ), бронзово–графітні(БГ). Основні параметри даних типів щіток наведені в табл.

Таблиця

Основні параметри щіток для електромашин.

Щітки використовуються:

Г – в машинах високої напруги, машинах постійного струму невеликої і середньої потужності, швидкохідних турбогенераторах із стальними кільцями;

УГ – в генераторах і електродвигунах невеликої і середньої потужності;

МГ – в авто -, авіагенераторах, синхронних машинах, в тягових (рудничних) машинах з пониженою напругою;

ЕГ – в електромашинах середньої і великої потужності, в машинах із змінним навантаженням і важкими умовами комутаційних струмів, в тягових та швидкохідних електродвигунах (мають найпоширеніше застосування).

Вугільні порошки для мікрофонів виготовляють із антрациту двох типів: дрібнозернистий (сито для просіювання має 52 отвори на 1см²) та крупнозернистий (сито має 45 отворів на 1см²). r = 0,4 Ом×м.

Непроволочні резистори – має широкий діапазон номінальних значень. Використовують графіт, сажу, піролітичний вуглець, боровуглецеві плівки.

Природний графіт – модифікація чистого вуглецю.

Сажа – дрібнодисперсний вуглець. Лаки з сажею мають малий питомий опір і використовують для вирівнювання форми електричного поля в електричних машинах високої напруги.

Піролітичне вугілля – вугілля, що отримане шляхом піролізу (сухої відгонки деревинних порід без доступу кисню).

Контактні матеріали

Кола, в яких працюють контакти, поділяються на слабо, середньо (1А при напрузі дуги 10...20В) та високонавантажені. Під дією іскри проходить корозія (виникнення окисної плівки) та ерозія (оплавлення, розпилення) контактів. Як контактний матеріал, крім тугоплавких металів, застосовують різні сплави та металокерамічні композиції. Часто застосовують сплави срібло-окис кадмію, а також композиції: срібла з кобальтом, нікелем, хромом, вольфрамом, молібденом та танталом; міді з вольфрамом, молібденом; золота з вольфрамом і молібденом. Металокераміка застосовується для контактів апаратів всіх класів потужності. Вона більш стійка до оплавлення, приварювання та зношування.

Запитання для контрольних робіт

147-152. Порівняйте розміри та масу алюмінієвого дроту з площею перерізу 6 мм та біметалевого проводу сталь-мідь (сталь - осердя), які мають однакову провідність. Прийняти площу перерізу міді у біметалевому проводі згідно зномером задачі за таблицею.

153-158. Визначте розміри (діаметр, площу перерізу) біметалевого проводу сталь-мідь, призначеного для заміни мідного проводу з площею перерізу 10 mm , який має таку саму провідність. Площу перерізу міді в біметалі взяти за таблицею.

Примітка. При розв'язуванні задач 147-158 біметалевий провід замінити еквівалентною схемою заміщення у вигляді паралельних з’єднань двох резисторів, моделюючих стальне осердя проводу та його мідну оболонку.

Параметри провідникових матеріалів наведено у табл. Д.2.

159-164. Нехтуючи TK лінійного розширення, визначте довжину проводу, потрібного для виготовлення електронагрівного елемента, якщо при напрузі 220 В відомі його робоча температура і потужність за цієї температури. Визначте зміну опору працюючого нагрівача відносно кімнатної температури.

165-174. Визначте значення термоЕРС, яка виникає у колі, де є контакти міді з іншим металом, якщо перепад температури між гарячим і холодним контактами становить 1 K.

І75-І87. Дайте означення та опишіть область застосування провідникових матеріалів заданої групи. Які вимоги ставлять до них. Haведіть параметри типових матеріалів цієї групи.

Опишіть термоелектричний ефект Зеебека та його області застосування. Наведіть параметри основних матеріалів для термопар.

Опишіть вплив температури на електропровідність чистих металів. Які метали використовуються для виготовлення термометрів опорів?

Опишіть вплив температури на електропровідність сплавів. Чому сплави завади мають більші значення питомого об’ємногоопору, але менші значення TKr порівняно з чистими металами? Наведіть опис властивостей міді та її сплавів.

Дайте характеристику впливу механічної напруги на електропровідність провідникових матеріалів. Як це явище використовується у техніці?

Опишіть поведінку провідників на високих частотах. Які матеріали використовуються у діапазоні НВЧ? Наведіть їхні основні характеристики.

Опишіть явище надпровідності. Наведіть параметри основних надпровідникових матеріалів.

Відомо, що срібло має найбільшу провідність порівняно з іншими металами. Як зміниться питомий опір міді, якщо в її об’єм ввести незначну кількість срібла?

Для визначення наявності домішок у металі звичайно застосовують спеціальний аналіз, для проведення якого необхідно мати коштовну оптичну установку. Як визначити наявність у металі домішок за електричними вимірюваннями?

196. Сплави міді манганін і константан мають близькі значення r . Чому манганін практично не створює термопару з міддю, а константан дає з міддю значну термоЕРС?

У виробництві мідних дротів і жил на кабельних заводах після волочіння звичайно передбачають операцію відпалу. Чому?

Основні властивості й області застосування алюмінію та його сплавів.

Основні властивості й області застосування міді. Вплив домішки на характеристики міді.

Дайте означення і опишіть області застосування контакторів?. Наведіть їхні основні характеристики.

Як визначити належність провідника до матеріалів високої провідності або високого опору, не маючи можливості розрахувати його питомий опір.

НАПІВПРОВІДНИКОВІ МАТЕРІАЛИ

Напівпровідник - речовина, електропровідність якої досить сильно залежить від впливу зовнішніх факторів - температури, електричного поля, випромінювання, тиску та інших. Ця обставина і визначає широке застосування напівпровідникових матеріалів у техніці. Властивості напівпровідників мають багато електричних матеріалів, тому дуже важливо для визначення основних характеристик напівпровідникових матеріалів навчитися систематизувати їх за такими класифікаційними ознаками: хімічний склад, структура та механізм електропровідності. Класифікація матеріалів за цими ознаками наведена в табл. 11. Найважливіші питання, які вивчають у цьому розділі, - природа електропровідності напівпровідника та вплив на неї зовнішніх факторів.

Таблиця

Класифікація напівпровідникових матеріалів

Вивчати електропровідність слід з позиції зонної теорії, яка описує поведінку електронів у кристалічному тілі. 3 цих позицій власний напівпровідник (напівпровідник, що не містить домішки, яка впливає на його електропровідність) моделюється зонною діаграмою з валентною зоною та зоною провідності, які розділені забороненою зоною. Електропровідність власного напівпровідника при будь-якому засобі збудження (температура, світло при власному поглинанні з довжиною хвилі l = 1,234/W, мкм, при W в еВ ), зумовлюється переходом валентних електронів з валентної зони у зону провідності та генерацією пар вільних носіїв заряду електрон-дірка. Носії заряду, що з'являються в результаті переходу зона -зона, називають власними. Внаслідок високої рухливості електронів власні напівпровідники мають насамперед електронну електропровідність. Концентрація носіїв заряду у власних напівпровідниках визначається як:

n_і = p_і =2N_eexp(-DW/2kT)=2H_p exp(-DW/2kT),

де n_і, p_і - концентрація електронів і дірок;

N_e та N_р - число рівнів у вільній і валентній зонах;

DW - ширина забороненої зони.

За даних умов збудження концентрація носіїв тим більша, чим меншою є ширина забороненої зони. Росту концентрації власних носіїв сприяє також збільшення інтенсивності збудження. За високих рівнів збудження, коли концентрація носіїв досягає 10²⁵ м^-3, внаслідок взаємодії носіїв напівпровідник втрачає напівпровідникові властивості і набуває провідникові. Такий напівпровідник називається виродженим.

Будь-які дефекти кристалічної ґратки викликають появу у забороненій зоні напівпровідника локальних енергетичних рівнів. Якщо заповнені локальні рівні розміщені у забороненій зоні біля дна зони провідності, то ймовірність переходу електронів з них у зону провідності значно вища, ніж валентних електронів. Позитивні іони домішки, що утворюються при переході електронів у зону провідності з домішкових рівнів, зв’язані й тому такий домішковий напівпровідник має електронну електропровідність. Згідно з прийнятою термінологією електрони у такому напівпровіднику є основними носіями, а напівпровідник називається електронним. Дефекти ґратки, наприклад домішка атомів іншого елемента, які здатні при збудженні віддавати електрон у зону провідності, називаються донорами. Концентрація електронів у не виродженому електронному напівпровіднику

де - концентрація донорів;

- енергія активації донорних домішкових рівнів.

Якщо незаповнені локальні рівні розміщені у забороненій зоні біля стелі валентної зони, ймовірність переходу валентного електрона на них значно вища за ймовірність його переходу через заборонену зону. Основними носіями заряду у напівпровіднику у цьому випадку є дірки. Дефекти, здатні захопити електрони з валентної зони, називаються акцепторами. Концентрація дірок у не виродженому дірковому напівпровіднику

де - концентрація акцепторів;

- енергія активації акцепторних рівнів.

Розглядаючи домішкові напівпровідники, необхідно пам’ятати , що при підвищенні енергії зовнішньої дії домішкова електропровідність може змінюватися на власну.

Таблиця 6 Застосування об’ємних ефектів у напівпровідниках

При розгляданні параметрів, що характеризують електропровідність напівпровідників, необхідно враховувати вплив природи матеріалу та зовнішніх факторів на рухливість носіїв заряду. Для власних напівпровідників, а також для домішкових за підвищених температур, основним процесом, який визначає значення рухливості носіїв заряду, є фотонне розсіювання. В області відносно низьких температур у домішкових напівпровідниках переважає іонне розсіювання.

При вивченні питання про рухливість носіїв заряду у напівпровідниках можна використовувати основні положення? електропровідності металів, але при цьому необхідно враховувати те, що для не вироджених напівпровідників теплова швидкість електронів ? . Враховуючи це, рухливість носіїв у домішкових напівпровідниках за низьких температур, де довжина вільного пробігу l ~ T², пропорційна T^3/2, а в області високих температур, де l ~Т^-1 ,u ~ T^3/2.

Температурний коефіцієнт питомого опору напівпровідника за температури T однозначно визначається енергією активації носіїв:

TK r = -W /2 kT².

Область технічного застосування напівпровідникових матеріалів (без контактних явищ) визначається в основному характером їхньої реакції на вплив зовнішніх факторів. Як правило, вона полягає у зміні, іноді локальній, концентрації носіїв, і тільки у магнітному полі більш істотного є зміна ефективної рухливості внаслідок впливу магнітного поля на напрям руху носіїв. Великий вплив на властивості напівпровідників мають закономірності дифузійних і рекомбінаційних процесів, яким слід надати серйозної уваги. Вивчаючи питання про застосування об’ємних явищ у напівпровідниках, слід користуватися даними табл. 6. Найбільш широко напівпровідникові матеріали застосовуються у виробах, які використовують контактні явища між напівпровідниками з різними типами електропровідності, а також між напівпровідниками та іншими матеріалами. Контактні явища рекомендується розглядати на основі зонної моделі.

Основним поняттям зонної теорії напівпровідників, яке використовується у цьому випадку, є рівень Фермі - енергетичний рівень, імовірність заповнення якого дорівнює 0,5. З його допомогою визначається імовірність існування електронів з даною енергією. Положення рівня Фермі у забороненій зоні напівпровідника за фіксованої температури однозначно визначається співвідношенням концентрацій вільних носіїв заряду різного типу. В електронних напівпровідниках рівень Фермі знаходиться ближче до дна зони провідності, у діркових - ближче до стелі валентної зони, у власних - посередині забороненої зони. При контакті двох матеріалів внаслідок взаємного дифузійного переходу вільних носіїв заряду рівень Фермі по системі вирівнюється (установлюється термодинамічна, хімічна, рівновага), а між матеріалами виникає контактна різниця потенціалів, яка забезпечує дрейфовий струм, що урівноважує дифузійний. Таким чином, на межі двох матеріалів утворюється потенціальний бар’єр для носіїв заряду.

Потенціальний бар’єр відіграє важливу роль в електропровідності контактів, тому що його висота може змінюватися під впливом зовніш­ніх факторів, які викликають зміщення рівня Фермі контактуючих мате­ріалів. Зниження висоти потенціального бар’єра викликає збільшення, а ріст висоти бар’єра - падіння провідності контакту. Тому контакти різнорідних напівпровідникових матеріалів (p-n перехід), а також напівпровідників з деякими металами мають нелінійні асиметричні вольт-амперні характеристики.

Контактні явища у напівпровідниках - основа побудови більшості виробів електронної техніки. Вони визначають також макровластивості неоднорідних напівпровідників (варистори, позистори та інші). При вивченні питань про технічне застосування контактних явищ у напів­провідниках рекомендується користуватися даними табл. 7.

Таблиця 7 Застосування контактних явищ в напівпровідниках

Напівпровідник - речовина, основною властивістю якої є сильна залежність її електропровідності від впливу зовнішніх факторів, що здатні змінити або енергетичний стан електронів у напівпровіднику, або параметри самого напівпровідника.(повтор с.183) До зовнішніх факторів звичайно відносять температуру, випромінювання, магнітне та електричні поля, механічні напруги. Характер реакції напівпровідника на зовнішній вплив визначає можливу область його технічного застосування. В табл. 5.1 показана область застосування напівпровідникових матеріалів.

Таблиця 5.1 Область застосування напівпровідникових матеріалів

Напівпровідникові властивості мають багато електротехнічних матеріалів. Їхню систематизацію проводять за рядом класифікаційних ознак. Зокрема, за фазовим станом розрізняють тверді та рідкі напівпровідники, за структурою - кристалічні та аморфні, за складом – прості, утворені атомами одного хімічного елементу, складні, утворені атомами двох або більшого числа хімічних елементів, та композиційні, що являють собою механічну суміш напівпровідникової та діелектричної фази. Найважливішою ознакою класифікації напівпровідникових матеріалів є характер їх електропровідності. За цією ознакою розрізнюють власні напівпровідники, що не містять дефектів та домішок, що впливають на їхню електропровідність, та домішкові, які, в свою чергу, у залежності від природи домішок діляться на електронні (донорні домішки) та діркові (акцепторні домішки).

Електропровідність власних напівпровідників

Електропровідність напівпровідників зручніше всього розглядати з позицій зонної теорії твердого тіла, що пояснює появу у речовині вільних носіїв заряду. Поза залежністю від будови для напівпровідників згідно цієї теорії характерна наявність не дуже широкої (не більш 3 еВ) забороненої зони на енергетичній діаграмі.

На рис. 5.1,а наведена енергетична діаграма для власного напівпровідника, у якого електрони можуть надходити в зону вільних енергетичних рівнів лише з валентної зони. У валентній зоні в результаті переходу зона - зона з'являється вільний дозволений енергетичний рівень, на який можуть переходити електрони валентної зони. Вакансію для валентного електрона прийнято називати діркою. Вона пере

n_i = p_i ,

де n_i - концентрація вільних електронів;

p_i – концентрація дірок.

При заданих умовах (температура, освітлення) значення n_i визначається природою матеріалу:

,

де N_C - концентрація енергетичних рівнів для електронів у зоні провідності;

Е_Д - ширина забороненої зони напівпровідника;

k - стала Больцмана.

Значення питомої провідності власного напівпровідника g_i визначається не лише концентрацією вільних носіїв заряду, але і їхньою рухливістю:

,

де U_n, Up - рухливість відповідно електронів та дірок.

Через більшу інерційність дірок електропровідність власних напівпровідників носить здебільшого електронний характер: . Значення рухливості носіїв заряду у власному напівпровідникові визначається їхнім розсіюванням на теплових коливаннях вузлів кристалічної решітки (фононне розсіювання), що в меншій мірі залежить від температури напівпровідника, ніж концентрація носіїв заряду. З певною точністю температурну залежність питомої провідності власного напівпровідника можна описати рівнянням

,

де А- константа.