Kľúčový rozdiel medzi vodičovým polovodičom a izolátorom je v tom, že vodiče vykazujú vysokú elektrickú vodivosť a polovodiče vykazujú strednú vodivosť, zatiaľ čo izolátory vykazujú zanedbateľnú vodivosť.
Vodiče, polovodiče a izolátory sú tri kategórie, do ktorých môžeme kategorizovať akýkoľvek materiál v závislosti od elektrickej vodivosti.
Čo je to dirigent?
Vodič alebo elektrický vodič je predmet v elektrotechnike, v ktorom je povolený tok náboja v jednom alebo viacerých smeroch. Inými slovami, materiály vodičov môžu viesť elektrický prúd cez seba. Najbežnejšími elektrickými vodičmi sú kovy a kovové predmety. V týchto materiáloch vznikajú elektrické prúdy prostredníctvom toku záporne nabitých elektrónov, kladne nabitých dier a niekedy v dôsledku prítomnosti kladných a záporných iónov.
Dôležitejšie je, že keď elektrický prúd prechádza vodičom, nie je potrebné, aby nabitá častica cestovala z miesta, kde sa prúd vyrába, do miesta, kde dochádza k odberu prúdu. Tu majú nabité častice tendenciu posunúť svojho suseda o konečné množstvo energie, a to sa deje ako reťazová reakcia medzi susednými časticami, kde častice na konci reťazca vtláčajú energiu do spotrebiteľského objektu. Preto môžeme pozorovať prenos hybnosti medzi mobilnými operátormi.
Obrázok 01: Elektrický vodič
Pri zvažovaní dvoch dôležitých faktov o odpore a vodivosti vodiča závisí odpor od zloženia materiálu a jeho rozmerov, zatiaľ čo vodivosť závisí od odporu. Okrem toho má na to veľký vplyv aj teplota vodiča. Nielen kovy, ale môžu existovať aj iné formy vodičov, ktoré zahŕňajú elektrolyty, polovodiče, supravodiče, plazmové stavy a niektoré nekovové vodiče vrátane grafitu.
Čo je to polovodič?
Polovodiče sú materiály s hodnotou elektrickej vodivosti, ktorá spadá medzi vodivosť vodičov a izolantov. Ešte dôležitejšie je, že merný odpor týchto materiálov má tendenciu klesať so zvyšujúcou sa teplotou. Okrem toho môžeme zmeniť vodivosť polovodičov zavedením nečistôt (proces sa nazýva „doping“) do kryštálovej štruktúry materiálu. Preto môžeme tieto materiály použiť na rôzne rôzne aplikácie s veľkým významom.
Dve oblasti s rozdielne dotovanými štruktúrami vyskytujúce sa v rovnakej kryštálovej štruktúre vytvárajú polovodičové spojenie. Tieto spojenia fungujú ako základ pre správanie sa nosičov náboja v diódach, tranzistoroch a inej modernej elektronike.
Niektoré bežné príklady polovodičových materiálov zahŕňajú kremík, germánium, arzenid gália a metaloidné prvky. Najbežnejšie materiály, ktoré sa používajú na výrobu polovodičov, zahŕňajú laserové diódy, solárne články. Mikrovlnné frekvenčné integrované obvody atď. sú kremík a germánium.
Obrázok 02: Polovodič – kremík
Po dopingovom procese sa počet nosičov náboja v kryštálovej štruktúre rýchlo zvyšuje. V polovodiči môžu byť voľné diery alebo voľné elektróny, ktoré pomáhajú pri vodivosti. Ak má materiál viac voľných otvorov, potom ho nazývame polovodič typu „p“a ak sú v ňom voľné elektróny, potom patrí k „typu n“. Počas dopingového procesu môžeme pridať materiály, ako sú päťmocné chemické prvky, vrátane antimónu, fosforu alebo arzénu, alebo trojmocné atómy, ako je bór, gálium a indium. Okrem toho môžeme zvýšiť vodivosť polovodičov aj zvýšením teploty.
Čo je to izolátor?
Izolátory sú materiály, ktoré nemôžu prenášať voľne prúdiaci elektrický prúd. Je to preto, že atómy tohto typu materiálu majú elektróny, ktoré sú pevne viazané na atómy a nemôžu sa ľahko pohybovať. Pri zvažovaní vlastnosti rezistivity je rezistivita veľmi vysoká v porovnaní s vodičmi a polovodičmi. Nekovy sú najbežnejšími príkladmi izolantov.
Dokonalé izolátory však neexistujú, pretože obsahujú malé množstvo mobilných nábojov, ktoré môžu prenášať elektrický prúd. Okrem toho majú všetky izolátory tendenciu stať sa elektricky vodivými, keď sa na materiál aplikuje dostatočné množstvo napätia, ktoré môže odtrhnúť elektróny od atómov. Je to prierazné napätie izolátora.
Izolátory sa používajú rôzne, vrátane výroby elektrického zariadenia na podopretie a oddelenie elektrických vodičov bez toho, aby nimi pretekal prúd. Okrem toho sa pre elektrické vodiče a káble zvyčajne používa pružný povlak izolátora na výrobu izolovaných vodičov. Je to preto, že drôty, ktoré sa môžu navzájom dotýkať, vytvárajú krížové spojenie, skraty a nebezpečenstvo požiaru.
Aký je rozdiel medzi vodičovým polovodičom a izolátorom?
Vodiče, polovodiče a izolanty sú tri kategórie, do ktorých môžeme kategorizovať akýkoľvek materiál v závislosti od elektrickej vodivosti. Kľúčový rozdiel medzi vodičovým polovodičom a izolátorom je v tom, že vodiče vykazujú vysokú elektrickú vodivosť a polovodiče vykazujú strednú vodivosť, zatiaľ čo izolátory vykazujú zanedbateľnú vodivosť.
Nasledujúca tabuľka uvádza rozdiely medzi vodičovým polovodičom a izolátorom na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – vodič vs. polovodič vs izolátor
Vodiče, polovodiče a izolanty sú tri kategórie, do ktorých môžeme kategorizovať akýkoľvek materiál v závislosti od elektrickej vodivosti. Kľúčový rozdiel medzi vodičovým polovodičom a izolátorom je v tom, že vodiče vykazujú vysokú elektrickú vodivosť a polovodiče vykazujú strednú vodivosť, zatiaľ čo izolátory vykazujú zanedbateľnú vodivosť.
