A vezető félvezető és a szigetelő közötti fő különbség az, hogy a vezetők nagy elektromos vezetőképességgel rendelkeznek, a félvezetők pedig közbenső vezetőképességet mutatnak, míg a szigetelők elhanyagolható vezetőképességet mutatnak.
A vezetők, félvezetők és szigetelők három kategória, amelyekbe az elektromos vezetőképességtől függően bármilyen anyagot besorolhatunk.
Mi az a karmester?
A vezető vagy elektromos vezető az elektrotechnikában olyan tárgy, amelyben a töltés egy vagy több irányban történő áramlása megengedett. Más szavakkal, a vezető anyagok magukon keresztül vezethetnek elektromos áramot. A leggyakoribb elektromos vezetők a fémek és fémtárgyak. Ezekben az anyagokban elektromos áram keletkezik negatív töltésű elektronok áramlásán, pozitív töltésű lyukakon keresztül, és néha pozitív és negatív ionok jelenléte miatt.
Ennél is fontosabb, hogy amikor elektromos áram halad át egy vezetőn, nem szükséges, hogy egy töltött részecske eljusson az áramtermelés helyéről az áramfelvétel helyére. Itt a töltött részecskék hajlamosak arra, hogy véges mennyiségű energiát lökdösnek szomszédjukkal, és ez láncreakcióként megy végbe a szomszédos részecskék között, ahol a lánc végén lévő részecskék az energiát a fogyasztó tárgyába lökdösik. Ezért megfigyelhetünk hosszú láncú lendületátvitelt a mobil töltéshordozók között.
01. ábra: Elektromos vezető
Ha figyelembe vesszük a vezető ellenállására és vezetőképességére vonatkozó két fontos tényt, az ellenállás az anyag összetételétől és méreteitől, míg a vezetőképesség az ellenállástól függ. Ráadásul a vezető hőmérséklete is nagy hatással van erre. Nemcsak fémek, hanem más típusú vezetők is lehetnek, beleértve az elektrolitokat, félvezetőket, szupravezetőket, plazmaállapotokat és néhány nemfémes vezetőt, beleértve a grafitot is.
Mi az a félvezető?
A félvezetők olyan anyagok, amelyek elektromos vezetőképessége a vezetők és a szigetelők vezetőképessége közé esik. Ennél is fontosabb, hogy ezeknek az anyagoknak a fajlagos ellenállása csökken a hőmérséklet emelésekor. Ezenkívül megváltoztathatjuk a félvezetők vezetőképességét, ha az anyag kristályszerkezetébe szennyeződéseket viszünk be (a folyamat neve „dopping”). Ezért ezeket az anyagokat nagy jelentőséggel különböző alkalmazásokhoz használhatjuk.
Az azonos kristályszerkezetben előforduló két, eltérően adalékolt szerkezetű régió félvezető csomópontot hoz létre. Ezek a csomópontok a diódák, tranzisztorok és más modern elektronikák töltéshordozóinak viselkedésének alapjául szolgálnak.
A félvezető anyagok néhány gyakori példája a szilícium, a germánium, a gallium-arzenid és a metalloid elemek. A félvezetőképzésre leggyakrabban használt anyagok a lézerdiódák, napelemek. A mikrohullámú frekvenciájú integrált áramkörök stb. szilíciumból és germániumból állnak.
02. ábra: Félvezető – szilícium
Az adalékolási folyamat után a kristályszerkezetben gyorsan megnő a töltéshordozók száma. A félvezetőben lehetnek szabad lyukak vagy szabad elektronok, amelyek segítik a vezetőképességet. Ha az anyagban több szabad lyuk van, akkor „p-típusú” félvezetőnek nevezzük, ha pedig szabad elektronok vannak, akkor az „n-típusú”-hoz tartozik. Az adalékolási folyamat során hozzáadhatunk olyan anyagokat, mint az ötértékű kémiai elemek, beleértve az antimont, foszfort vagy arzént, vagy háromértékű atomokat, például bórt, galliumot és indiumot. Emellett a hőmérséklet növelésével is növelhetjük a félvezetők vezetőképességét.
Mi az a szigetelő?
A szigetelők olyan anyagok, amelyek nem képesek szabadon folyó elektromos áramot továbbítani. Ennek az az oka, hogy az ilyen típusú anyagok atomjai olyan elektronokkal rendelkeznek, amelyek szorosan kötődnek az atomokhoz, és nem tudnak könnyen mozogni. Ha figyelembe vesszük az ellenállás tulajdonságát, az ellenállás nagyon magas a vezetőkhöz és a félvezetőkhöz képest. A nemfémek a szigetelők leggyakoribb példái.
Azonban nincsenek tökéletes szigetelők, mert kis számú mobil töltést tartalmaznak, amelyek elektromos áramot hordoznak. Ezenkívül az összes szigetelő hajlamos elektromosan vezetővé válni, ha az anyagra elegendő feszültség van kapcsolva, ami elszakíthatja az elektronokat az atomoktól. Ez a szigetelő áttörési feszültsége.
A szigetelőket többféleképpen használják, ideértve az elektromos vezetékek megtámasztására és elválasztására szolgáló elektromos berendezések gyártását anélkül, hogy az áram átfolyna önmagukon. Ezenkívül a szigetelő rugalmas bevonatát általában elektromos vezetékekhez és kábelekhez használják szigetelt vezetékek előállításához. Ennek az az oka, hogy az egymást érő vezetékek keresztkötést, rövidzárlatot és tűzveszélyt is okoznak.
Mi a különbség a vezető félvezető és a szigetelő között?
A vezetők, félvezetők és szigetelők három kategória, amelyekbe az elektromos vezetőképességtől függően bármilyen anyagot besorolhatunk. A vezető félvezető és a szigetelő közötti fő különbség az, hogy a vezetők nagy elektromos vezetőképességet mutatnak, a félvezetők pedig közbenső vezetőképességet, míg a szigetelők elhanyagolható vezetőképességet mutatnak.
A következő táblázat felsorolja a vezető félvezető és a szigetelő közötti különbségeket egymás melletti összehasonlítás céljából.
Összefoglaló – Vezető vs félvezető vs szigetelő
A vezetők, félvezetők és szigetelők három kategória, amelyekbe az elektromos vezetőképességtől függően bármilyen anyagot besorolhatunk. A vezető félvezető és a szigetelő közötti fő különbség az, hogy a vezetők nagy elektromos vezetőképességgel rendelkeznek, a félvezetők pedig közepes, míg a szigetelők elhanyagolható vezetőképességet mutatnak.
