Der Kohlenstoff und seine Verbindungen als Werkstoffe der Elektrotechnik

Zusammenfassung

Kohlenstoff spielt in der Technik eine so verbreitete Rolle, daß ein besonderes Kapitel ihm auch im Rahmen dieses Buches eingeräumt sei. Er ist uns bisher begegnet als wichtiger Legierungsbestandteil des Eisens, dessen Eigenschaften (z.B. als Stahl oder Gußeisen, als hartes und sprödes oder weiches und zähes Material) in erster Linie durch den Anteil an Kohlenstoff bestimmt sind. Dabei tritt er je nach Herstellungsbedingungen und Nachbehandlung entweder als chemischer Verbindungspartner des Eisens im Zementit (Eisencarbid, Fe₃C) auf oder auch in reiner Form als Graphit. In einem der späteren Kapitel werden wir ihn weiterhin als Zentralatom zahlreicher organischer Isolierstoffe finden. Unmittelbar von elektrotechnischem Interesse ist darüber hinaus seine Eigenschaft als mehr oder minder guter elektrischer Leiter. In der Form des Diamanten gehört er gemäß Kapitel 10.3 grundsätzlich in die Gruppe der halbleitenden Elemente Silicium und Germanium mit der Einschränkung, daß er auf Grund seines atomaren Aufbaus in einem Gitter mit sehr starker Elektronenbindung kristallisiert, in der Sprache des Bändermodells eine sehr breite verbotene Zone und ein leeres Leitungsband hat. Es bedarf also entsprechender Energieeinstrahlung oder hoher Temperaturen, um eine Leitfähigkeit durch Freisetzung von Valenzelektronen zu erzeugen.