Основное различие между проводником, полупроводником и изолятором заключается в том, что проводники обладают высокой электропроводностью, а полупроводники – промежуточной, тогда как изоляторы демонстрируют пренебрежимо малую проводимость.
Проводники, полупроводники и изоляторы - это три категории, к которым мы можем отнести любой материал в зависимости от электропроводности.
Кто такой дирижер?
Проводник или электрический проводник - это объект в электротехнике, в котором допускается протекание заряда в одном или нескольких направлениях. Другими словами, проводящие материалы могут проводить через себя электрический ток. Наиболее распространенными электрическими проводниками являются металлы и металлические предметы. В этих материалах электрические токи генерируются за счет потока отрицательно заряженных электронов, положительно заряженных дырок, а иногда и за счет присутствия положительных и отрицательных ионов.
Что еще более важно, когда электрический ток проходит через проводник, заряженной частице нет необходимости перемещаться от места, где возникает ток, к месту, где происходит потребление тока. Здесь заряженные частицы имеют тенденцию подталкивать своих соседей на конечное количество энергии, и это происходит как цепная реакция между соседними частицами, когда частицы в конце цепи подталкивают энергию к объекту-потребителю. Таким образом, мы можем наблюдать длинноцепочечный перенос импульса между подвижными носителями заряда.
Рисунок 01: Электрический проводник
При рассмотрении двух важных фактов о сопротивлении и проводимости относительно проводника сопротивление зависит от состава материала и его размеров, тогда как проводимость зависит от сопротивления. Кроме того, большое влияние на это оказывает и температура проводника. Не только металлы, но и другие формы проводников, включая электролиты, полупроводники, сверхпроводники, плазменные состояния и некоторые неметаллические проводники, включая графит.
Что такое полупроводник?
Полупроводники – это материалы, значение электропроводности которых находится между значениями проводимости проводников и изоляторов. Что еще более важно, удельное сопротивление этих материалов имеет тенденцию падать при повышении температуры. Кроме того, мы можем изменить проводимость полупроводников, вводя примеси (этот процесс называется «легированием») в кристаллическую структуру материала. Таким образом, мы можем использовать эти материалы для различных приложений с большим значением.
Две области с разнолегированными структурами в одной и той же кристаллической структуре создают полупроводниковый переход. Эти переходы лежат в основе поведения носителей заряда в диодах, транзисторах и другой современной электронике.
Некоторые распространенные примеры полупроводниковых материалов включают кремний, германий, арсенид галлия и металлоидные элементы. Наиболее распространенные материалы, которые используются для формирования полупроводников, включают лазерные диоды, солнечные элементы. Микроволновые интегральные схемы и т. д. изготавливаются из кремния и германия.
Рисунок 02: Полупроводник – кремний
После процесса легирования количество носителей заряда в кристаллической структуре быстро увеличивается. В полупроводнике могут быть свободные дырки или свободные электроны, которые способствуют проводимости. Если в материале больше свободных дырок, то его называют полупроводником «р-типа», а если есть свободные электроны, то он относится к «n-типу». В процессе легирования мы можем добавлять такие материалы, как пятивалентные химические элементы, включая сурьму, фосфор или мышьяк, или трехвалентные атомы, такие как бор, галлий и индий. Кроме того, мы можем увеличить проводимость полупроводников также за счет повышения температуры.
Что такое изолятор?
Изоляторы - это материалы, которые не могут проводить свободный электрический ток. Это связано с тем, что атомы этого типа материала имеют электроны, которые прочно связаны с атомами и не могут легко двигаться. При рассмотрении свойства удельного сопротивления удельное сопротивление очень велико по сравнению с проводниками и полупроводниками. Неметаллы являются наиболее распространенными примерами изоляторов.
Однако идеальных изоляторов не существует, потому что они содержат небольшое количество подвижных зарядов, способных переносить электрический ток. Кроме того, все изоляторы имеют тенденцию становиться электропроводящими, когда к материалу приложено достаточное количество напряжения, которое может оторвать электроны от атомов. Это напряжение пробоя изолятора.
Изоляторы используются по-разному, включая производство электрооборудования для поддержки и разделения электрических проводников, не позволяя току протекать через них самих. Кроме того, гибкое покрытие изолятора обычно используется для электрических проводов и кабелей для изготовления изолированных проводов. Это связано с тем, что провода, которые могут соприкасаться друг с другом, создают перекрестное соединение, короткое замыкание и опасность возгорания.
В чем разница между проводником, полупроводником и изолятором?
Проводники, полупроводники и изоляторы - это три категории, к которым мы можем отнести любой материал в зависимости от электропроводности. Ключевое различие между проводником-полупроводником и изолятором заключается в том, что проводники обладают высокой электропроводностью, а полупроводники - промежуточной проводимостью, тогда как изоляторы демонстрируют пренебрежимо малую проводимость.
В следующей таблице перечислены различия между проводником, полупроводником и изолятором для параллельного сравнения.
Резюме – Проводник, полупроводник и изолятор
Проводники, полупроводники и изоляторы - это три категории, к которым мы можем отнести любой материал в зависимости от электропроводности. Ключевое различие между проводником, полупроводником и изолятором заключается в том, что проводники демонстрируют высокую электропроводность, а полупроводники - промежуточную, тогда как изоляторы демонстрируют пренебрежимо малую проводимость.
