Klíčový rozdíl mezi vodičovým polovodičem a izolantem je ten, že vodiče vykazují vysokou elektrickou vodivost a polovodiče vykazují střední vodivost, zatímco izolátory vykazují zanedbatelnou vodivost.
Vodiče, polovodiče a izolanty jsou tři kategorie, do kterých můžeme kategorizovat jakýkoli materiál v závislosti na elektrické vodivosti.
Co je to dirigent?
Vodič nebo elektrický vodič je v elektrotechnice objekt, ve kterém je povolen tok náboje v jednom nebo více směrech. Jinými slovy, materiály vodičů mohou vést elektrický proud skrz sebe. Nejběžnějšími elektrickými vodiči jsou kovy a kovové předměty. V těchto materiálech jsou elektrické proudy generovány tokem záporně nabitých elektronů, kladně nabitých děr a někdy v důsledku přítomnosti kladných a záporných iontů.
Důležitější je, že když elektrický proud prochází vodičem, není nutné, aby nabitá částice cestovala z místa, kde se proud vyrábí, do místa, kde dochází ke spotřebě proudu. Zde mají nabité částice tendenci pošťouchnout svého souseda o konečné množství energie a k tomu dochází jako řetězová reakce mezi sousedními částicemi, kdy částice na konci řetězce posouvají energii do spotřebního předmětu. Proto můžeme pozorovat přenos hybnosti s dlouhým řetězcem mezi mobilními operátory.
Obrázek 01: Elektrický vodič
Při zvažování dvou důležitých faktů o odporu a vodivosti vodiče závisí odpor na složení materiálu a jeho rozměrech, zatímco vodivost závisí na odporu. Navíc na to má velký vliv i teplota vodiče. Nejen kovy, ale mohou existovat i jiné formy vodičů, které zahrnují elektrolyty, polovodiče, supravodiče, plazmové stavy a některé nekovové vodiče, včetně grafitu.
Co je to polovodič?
Polovodiče jsou materiály s hodnotou elektrické vodivosti, která spadá mezi vodivost vodičů a izolantů. Ještě důležitější je, že měrný odpor těchto materiálů má tendenci klesat při zvýšení teploty. Kromě toho můžeme změnit vodivost polovodičů vnesením nečistot (proces se nazývá „doping“) do krystalové struktury materiálu. Proto můžeme tyto materiály použít pro různé různé aplikace s velkým významem.
Dvě oblasti s odlišně dotovanými strukturami vyskytující se ve stejné krystalové struktuře vytvářejí polovodičový přechod. Tyto přechody fungují jako základ pro chování nosičů náboje v diodách, tranzistorech a další moderní elektronice.
Některé běžné příklady polovodičových materiálů zahrnují křemík, germanium, arsenid galia a metaloidní prvky. Mezi nejběžnější materiály, které se používají pro tvorbu polovodičů, patří laserové diody, solární články. Mikrovlnné frekvenční integrované obvody atd. jsou křemík a germanium.
Obrázek 02: Polovodič – křemík
Po dopingovém procesu se počet nosičů náboje v krystalové struktuře rychle zvyšuje. V polovodiči mohou být volné díry nebo volné elektrony, které napomáhají vodivosti. Pokud má materiál více volných děr, pak mu říkáme polovodič typu „p“, a pokud jsou v něm volné elektrony, pak patří k „typu n“. Během dopingového procesu můžeme přidat materiály, jako jsou pětimocné chemické prvky, včetně antimonu, fosforu nebo arsenu, nebo trojmocné atomy, jako je bor, galium a indium. Kromě toho můžeme zvýšit vodivost polovodičů také zvýšením teploty.
Co je to izolátor?
Izolátory jsou materiály, které nemohou přenášet volně tekoucí elektrický proud. Je to proto, že atomy tohoto typu materiálu mají elektrony, které jsou pevně svázány s atomy a nemohou se snadno pohybovat. Když vezmeme v úvahu vlastnost měrného odporu, je měrný odpor ve srovnání s vodiči a polovodiči velmi vysoký. Nekovy jsou nejběžnější příklady izolantů.
Dokonalé izolátory však neexistují, protože obsahují malé množství mobilních nábojů, které mohou přenášet elektrický proud. Kromě toho mají všechny izolátory tendenci stát se elektricky vodivými, když je na materiál aplikováno dostatečné množství napětí, které může odtrhnout elektrony od atomů. Je to průrazné napětí izolátoru.
Existují různá použití izolátorů, včetně výroby elektrického zařízení pro podepření a oddělení elektrických vodičů, aniž by jimi protékal proud. Kromě toho se pro elektrické vodiče a kabely k výrobě izolovaných vodičů obvykle používá pružný povlak izolátoru. Je to proto, že dráty, které se mohou navzájem dotýkat, vytvářejí křížové spojení, zkraty a také nebezpečí požáru.
Jaký je rozdíl mezi vodičovým polovodičem a izolátorem?
Vodiče, polovodiče a izolanty jsou tři kategorie, do kterých můžeme kategorizovat jakýkoli materiál v závislosti na elektrické vodivosti. Klíčový rozdíl mezi vodičovým polovodičem a izolátorem je v tom, že vodiče vykazují vysokou elektrickou vodivost a polovodiče vykazují střední vodivost, zatímco izolátory vykazují zanedbatelnou vodivost.
V následující tabulce jsou uvedeny rozdíly mezi vodičem, polovodičem a izolantem pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – vodič vs polovodič vs izolátor
Vodiče, polovodiče a izolanty jsou tři kategorie, do kterých můžeme kategorizovat jakýkoli materiál v závislosti na elektrické vodivosti. Klíčový rozdíl mezi vodičovým polovodičem a izolantem je v tom, že vodiče vykazují vysokou elektrickou vodivost a polovodiče vykazují střední vodivost, zatímco izolátory vykazují zanedbatelnou vodivost.
