Ključna razlika između poluvodiča vodiča i izolatora je u tome što vodiči pokazuju visoku električnu vodljivost, a poluvodiči pokazuju srednju vodljivost, dok izolatori pokazuju zanemarivu vodljivost.
Provodiči, poluvodiči i izolatori tri su kategorije u koje možemo kategorizirati bilo koji materijal ovisno o električnoj vodljivosti.
Što je dirigent?
Vodič ili električni vodič je objekt u elektrotehnici u kojem je dopušten protok naboja u jednom ili više smjerova. Drugim riječima, vodiči mogu provoditi električnu struju kroz sebe. Najčešći električni vodiči su metali i metalni predmeti. U ovim materijalima, električna struja se stvara kroz protok negativno nabijenih elektrona, pozitivno nabijenih šupljina, a ponekad i zbog prisutnosti pozitivnih i negativnih iona.
Što je još važnije, kada električna struja prolazi kroz vodič, nije potrebno da nabijena čestica putuje od mjesta gdje se struja proizvodi do mjesta gdje se struja troši. Ovdje nabijene čestice teže gurnuti svom susjedu konačnu količinu energije, a to se događa kao lančana reakcija između susjednih čestica gdje čestice na kraju lanca guraju snagu u potrošački objekt. Stoga možemo promatrati dugolančani prijenos momenta između mobilnih nositelja naboja.
Slika 01: Električni vodič
Kada se uzmu u obzir dvije važne činjenice o otporu i vodljivosti u vezi s vodičem, otpor ovisi o sastavu materijala i njegovim dimenzijama, dok vodljivost ovisi o otporu. Štoviše, temperatura vodiča također ima velik utjecaj na to. Ne samo metali, već mogu postojati i drugi oblici vodiča, koji uključuju elektrolite, poluvodiče, supravodiče, plazma stanja i neke nemetalne vodiče, uključujući grafit.
Što je poluvodič?
Poluvodiči su materijali čija je vrijednost električne vodljivosti između vodljivosti vodiča i izolatora. Što je još važnije, otpornost ovih materijala ima tendenciju pada s povećanjem temperature. Osim toga, možemo promijeniti vodljivost poluvodiča uvođenjem nečistoća (proces se naziva "dopiranje") u kristalnu strukturu materijala. Stoga ove materijale možemo koristiti za različite primjene od velike važnosti.
Dva područja s različito dopiranim strukturama koja se pojavljuju u istoj kristalnoj strukturi stvaraju spoj poluvodiča. Ovi spojevi djeluju kao osnova za ponašanje nositelja naboja u diodama, tranzistorima i drugoj modernoj elektronici.
Neki uobičajeni primjeri poluvodičkih materijala uključuju silicij, germanij, galijev arsenid i metaloidne elemente. Najčešći materijali koji se koriste za stvaranje poluvodiča uključuju laserske diode, solarne ćelije. Integrirani krugovi mikrovalne frekvencije itd. su silicij i germanij.
Slika 02: Poluvodič – Silicij
Nakon procesa dopiranja, broj nositelja naboja u kristalnoj strukturi brzo raste. U poluvodiču mogu postojati slobodne rupe ili slobodni elektroni koji pomažu u vodljivosti. Ako materijal ima više slobodnih šupljina, tada ga nazivamo poluvodičem “p-tipa”, a ako ima slobodnih elektrona, onda pripada “n-tipu”. Tijekom procesa dopiranja možemo dodati materijale kao što su peterovalentni kemijski elementi, uključujući antimon, fosfor ili arsen, ili trovalentne atome kao što su bor, galij i indij. Osim toga, možemo povećati vodljivost poluvodiča i povećanjem temperature.
Što je izolator?
Izolatori su materijali koji ne mogu provoditi slobodnu električnu struju. To je zato što atomi ove vrste materijala imaju elektrone koji su čvrsto vezani za atome i ne mogu se lako kretati. Kada se uzme u obzir svojstvo otpora, otpor je vrlo visok u usporedbi s vodičima i poluvodičima. Nemetali su najčešći primjeri izolatora.
Međutim, ne postoje savršeni izolatori jer sadrže mali broj mobilnih naboja koji mogu prenositi električnu struju. Dodatno, svi izolatori imaju tendenciju da postanu električki vodljivi kada se na materijal primijeni dovoljna količina napona, što može otrgnuti elektrone od atoma. To je probojni napon izolatora.
Postoje različite upotrebe izolatora, uključujući proizvodnju električne opreme za podupiranje i odvajanje električnih vodiča bez dopuštanja protoka struje kroz njih. Nadalje, fleksibilna prevlaka izolatora obično se koristi za električne žice i kabele za izradu izoliranih žica. To je zato što žice koje se mogu dodirivati stvaraju križni spoj, kratke spojeve i opasnost od požara.
Koja je razlika između poluvodiča i izolatora?
Vodiči, poluvodiči i izolatori tri su kategorije u koje možemo kategorizirati bilo koji materijal ovisno o električnoj vodljivosti. Ključna razlika između poluvodiča vodiča i izolatora je u tome što vodiči pokazuju visoku električnu vodljivost, a poluvodiči pokazuju srednju vodljivost, dok izolatori pokazuju zanemarivu vodljivost.
Sljedeća tablica navodi razlike između poluvodiča vodiča i izolatora za usporedbu.
Sažetak – vodič vs poluvodič vs izolator
Vodiči, poluvodiči i izolatori tri su kategorije u koje možemo kategorizirati bilo koji materijal ovisno o električnoj vodljivosti. Ključna razlika između poluvodiča vodiča i izolatora je u tome što vodiči pokazuju visoku električnu vodljivost, a poluvodiči pokazuju srednju vodljivost, dok izolatori pokazuju zanemarivu vodljivost.
