Ključna razlika med prevodniškim polprevodnikom in izolatorjem je v tem, da imajo prevodniki visoko električno prevodnost, polprevodniki pa vmesno prevodnost, medtem ko izolatorji kažejo zanemarljivo prevodnost.
Prevodniki, polprevodniki in izolatorji so tri kategorije, v katere lahko razvrstimo kateri koli material glede na električno prevodnost.
Kaj je dirigent?
Prevodnik ali električni prevodnik je predmet v elektrotehniki, v katerem je dovoljen tok naboja v eno ali več smeri. Z drugimi besedami, prevodniški materiali lahko vodijo električni tok skozi sebe. Najpogostejši električni prevodniki so kovine in kovinski predmeti. V teh materialih električni tok nastaja zaradi pretoka negativno nabitih elektronov, pozitivno nabitih lukenj in včasih zaradi prisotnosti pozitivnih in negativnih ionov.
Še pomembneje je, da ko električni tok teče skozi prevodnik, ni potrebno, da naelektreni delec potuje od mesta, kjer se tok proizvaja, do mesta, kjer pride do porabe toka. Tukaj nabiti delci težijo k temu, da svojemu sosedu potisnejo končno količino energije, kar se zgodi kot verižna reakcija med sosednjimi delci, kjer delci na koncu verige potisnejo moč v porabniški predmet. Zato lahko opazimo dolgoverižni prenos zagona med mobilnimi nosilci polnjenja.
Slika 01: Električni prevodnik
Ko upoštevamo dve pomembni dejstvi o uporu in prevodnosti v zvezi z vodnikom, je upor odvisen od sestave materiala in njegovih dimenzij, medtem ko je prevodnost odvisna od upora. Poleg tega ima na to velik vpliv tudi temperatura vodnika. Ne le kovine, lahko obstajajo tudi druge oblike prevodnikov, ki vključujejo elektrolite, polprevodnike, superprevodnike, plazemska stanja in nekatere nekovinske prevodnike, vključno z grafitom.
Kaj je polprevodnik?
Polprevodniki so materiali z vrednostjo električne prevodnosti, ki je med prevodnostjo prevodnikov in izolatorjev. Še pomembneje je, da upornost teh materialov pada s povečanjem temperature. Poleg tega lahko spremenimo prevodnost polprevodnikov z vnašanjem nečistoč (proces se imenuje "dopiranje") v kristalno strukturo materiala. Zato lahko te materiale uporabljamo za različne namene, ki so zelo pomembni.
Dve regiji z različno dopiranimi strukturami, ki se pojavita v isti kristalni strukturi, ustvarita polprevodniški spoj. Ti spoji delujejo kot osnova za obnašanje nosilcev naboja v diodah, tranzistorjih in drugi sodobni elektroniki.
Nekateri pogosti primeri polprevodniških materialov vključujejo silicij, germanij, galijev arzenid in metaloidne elemente. Najpogostejši materiali, ki se uporabljajo za tvorbo polprevodnikov, vključujejo laserske diode in sončne celice. Mikrovalovna frekvenčna integrirana vezja itd. so silicij in germanij.
Slika 02: Polprevodnik – silicij
Po postopku dopiranja se število nosilcev naboja v kristalni strukturi hitro poveča. V polprevodniku so lahko proste luknje ali prosti elektroni, ki pomagajo pri prevodnosti. Če ima material več prostih lukenj, ga imenujemo polprevodnik »p-tipa«, če pa so prosti elektroni, potem spada v »n-tip«. Med postopkom dopinga lahko dodamo materiale, kot so petovalentni kemični elementi, vključno z antimonom, fosforjem ali arzenom, ali trivalentne atome, kot so bor, galij in indij. Poleg tega lahko povečamo prevodnost polprevodnikov tudi s povišanjem temperature.
Kaj je izolator?
Izolatorji so materiali, ki ne morejo prenašati prostega električnega toka. To je zato, ker imajo atomi te vrste materiala elektrone, ki so tesno vezani na atome in se ne morejo zlahka premikati. Če upoštevamo lastnost upornosti, je upornost zelo visoka v primerjavi s prevodniki in polprevodniki. Nekovine so najpogostejši primeri izolatorjev.
Vendar popolnih izolatorjev ni, ker vsebujejo majhno število mobilnih nabojev, ki lahko prenašajo električni tok. Poleg tega vsi izolatorji težijo k temu, da postanejo električno prevodni, ko je na materialu uporabljena zadostna količina napetosti, ki lahko odtrga elektrone od atomov. To je prebojna napetost izolatorja.
Obstajajo različne uporabe izolatorjev, vključno s proizvodnjo električne opreme za podporo in ločevanje električnih vodnikov, ne da bi dovolili, da tok teče skozi njih. Poleg tega se fleksibilna prevleka izolatorja običajno uporablja za električne žice in kable za izdelavo izoliranih žic. To je zato, ker žice, ki se lahko dotikajo druga druge, povzročijo navzkrižno povezavo, kratke stike in nevarnost požara.
Kakšna je razlika med prevodniškim polprevodnikom in izolatorjem?
Prevodniki, polprevodniki in izolatorji so tri kategorije, v katere lahko razvrstimo kateri koli material glede na električno prevodnost. Ključna razlika med prevodniškim polprevodnikom in izolatorjem je v tem, da prevodniki kažejo visoko električno prevodnost, polprevodniki pa vmesno prevodnost, medtem ko izolatorji kažejo zanemarljivo prevodnost.
Naslednja tabela navaja razlike med prevodniškimi polprevodniki in izolatorji za vzporedno primerjavo.
Povzetek – prevodnik proti polprevodniku proti izolatorju
Prevodniki, polprevodniki in izolatorji so tri kategorije, v katere lahko razvrstimo kateri koli material glede na električno prevodnost. Ključna razlika med prevodniškim polprevodnikom in izolatorjem je v tem, da prevodniki kažejo visoko električno prevodnost, polprevodniki pa vmesno prevodnost, medtem ko izolatorji kažejo zanemarljivo prevodnost.
