Kluczowa różnica między półprzewodnikiem a izolatorem polega na tym, że przewodniki wykazują wysoką przewodność elektryczną, a półprzewodniki wykazują pośrednią przewodność, podczas gdy izolatory wykazują znikomą przewodność.
Przewody, półprzewodniki i izolatory to trzy kategorie, do których możemy zaklasyfikować dowolny materiał w zależności od przewodności elektrycznej.
Co to jest dyrygent?
Przewodnik lub przewodnik elektryczny to obiekt w elektrotechnice, w którym dozwolony jest przepływ ładunku w jednym lub kilku kierunkach. Innymi słowy, materiały przewodzące mogą samodzielnie przewodzić prąd elektryczny. Najpopularniejszymi przewodnikami elektrycznymi są metale i przedmioty metalowe. W tych materiałach prądy elektryczne są generowane przez przepływ ujemnie naładowanych elektronów, dodatnio naładowanych dziur, a czasami przez obecność jonów dodatnich i ujemnych.
Co ważniejsze, gdy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik, nie jest konieczne, aby naładowana cząsteczka przemieszczała się z miejsca, w którym jest wytwarzany prąd, do miejsca, w którym występuje jego zużycie. Tutaj naładowane cząstki mają tendencję do popychania sąsiadów o skończoną ilość energii, a dzieje się to jako reakcja łańcuchowa między sąsiednimi cząstkami, w której cząstki na końcu łańcucha przerzucają moc na obiekt konsumencki. W związku z tym możemy zaobserwować transfer pędu w długim łańcuchu między nośnikami opłat mobilnych.
Rysunek 01: Przewodnik elektryczny
Rozważając dwa ważne fakty dotyczące rezystancji i przewodności w odniesieniu do przewodnika, rezystancja zależy od składu materiału i jego wymiarów, natomiast przewodność zależy od rezystancji. Ponadto duży wpływ na to ma również temperatura przewodnika. Nie tylko metale, ale mogą również istnieć inne rodzaje przewodników, w tym elektrolity, półprzewodniki, nadprzewodniki, stany plazmy i niektóre przewodniki niemetaliczne, w tym grafit.
Co to jest półprzewodnik?
Półprzewodniki to materiały o wartości przewodności elektrycznej mieszczącej się między przewodnością przewodników a izolatorami. Co ważniejsze, rezystywność tych materiałów ma tendencję do spadku wraz ze wzrostem temperatury. Ponadto możemy zmieniać przewodnictwo półprzewodników, wprowadzając zanieczyszczenia (proces ten nazywa się „domieszkowaniem”) do struktury krystalicznej materiału. W związku z tym możemy z dużym znaczeniem wykorzystać te materiały do różnych zastosowań.
Dwa regiony o różnie domieszkowanych strukturach występujące w tej samej strukturze krystalicznej tworzą złącze półprzewodnikowe. Złącza te stanowią podstawę zachowania nośników ładunku w diodach, tranzystorach i innej nowoczesnej elektronice.
Niektóre typowe przykłady materiałów półprzewodnikowych obejmują krzem, german, arsenek galu i pierwiastki metaloidalne. Materiały najczęściej używane do formowania półprzewodników to diody laserowe i ogniwa słoneczne. Układy scalone o częstotliwości mikrofalowej itp. to krzem i german.
Rysunek 02: Półprzewodnik – krzem
Po procesie domieszkowania liczba nośników ładunku w strukturze krystalicznej gwałtownie wzrasta. W półprzewodniku mogą znajdować się wolne dziury lub wolne elektrony, które pomagają w przewodności. Jeśli materiał ma więcej wolnych dziur, nazywamy go półprzewodnikiem „typu p”, a jeśli są wolne elektrony, to należy do „typu n”. W procesie domieszkowania możemy dodać takie materiały jak pięciowartościowe pierwiastki chemiczne, w tym antymon, fosfor czy arsen, lub trójwartościowe atomy, takie jak bor, gal i ind. Ponadto możemy zwiększyć przewodność półprzewodników również poprzez zwiększenie temperatury.
Co to jest izolator?
Izolatory to materiały, które nie mogą przenosić swobodnego prądu elektrycznego. Dzieje się tak, ponieważ atomy tego typu materiału mają elektrony, które są ściśle związane z atomami i nie mogą się łatwo poruszać. Biorąc pod uwagę właściwość rezystywności, rezystywność jest bardzo wysoka w porównaniu z przewodnikami i półprzewodnikami. Niemetale są najczęstszymi przykładami izolatorów.
Jednakże nie ma doskonałych izolatorów, ponieważ zawierają one niewielką liczbę ruchomych ładunków, które mogą przenosić prąd elektryczny. Ponadto wszystkie izolatory mają tendencję do przewodzenia prądu elektrycznego, gdy do materiału przyłożone jest wystarczające napięcie, które może oderwać elektrony od atomów. Jest to napięcie przebicia izolatora.
Istnieją różne zastosowania izolatorów, w tym produkcja sprzętu elektrycznego do podtrzymywania i oddzielania przewodów elektrycznych bez przepuszczania przez nie prądu. Ponadto elastyczna powłoka izolatora jest zwykle stosowana do przewodów elektrycznych i kabli do wytwarzania przewodów izolowanych. Dzieje się tak, ponieważ przewody, które mogą się ze sobą stykać, powodują powstawanie połączeń krzyżowych, zwarć i stwarzają również zagrożenie pożarowe.
Jaka jest różnica między półprzewodnikiem a izolatorem?
Przewody, półprzewodniki i izolatory to trzy kategorie, do których możemy zaklasyfikować dowolny materiał w zależności od przewodności elektrycznej. Kluczową różnicą między półprzewodnikiem a izolatorem jest to, że przewodniki wykazują wysoką przewodność elektryczną, a półprzewodniki wykazują pośrednią przewodność, podczas gdy izolatory wykazują pomijalne przewodnictwo.
Poniższa tabela zawiera zestawienie różnic między półprzewodnikiem a izolatorem w celu porównania obok siebie.
Podsumowanie – przewodnik kontra półprzewodnik kontra izolator
Przewody, półprzewodniki i izolatory to trzy kategorie, do których możemy zaklasyfikować dowolny materiał w zależności od przewodności elektrycznej. Kluczową różnicą między półprzewodnikiem a izolatorem jest to, że przewodniki wykazują wysoką przewodność elektryczną, a półprzewodniki wykazują pośrednią przewodność, podczas gdy izolatory wykazują znikomą przewodność.
