Pagrindinis skirtumas tarp laidininko puslaidininkio ir izoliatoriaus yra tas, kad laidininkai pasižymi dideliu elektros laidumu, o puslaidininkių laidumas yra vidutinis, o izoliatorių laidumas yra nereikšmingas.
Laidininkai, puslaidininkiai ir izoliatoriai yra trys kategorijos, į kurias galime suskirstyti bet kokią medžiagą, atsižvelgdami į elektros laidumą.
Kas yra dirigentas?
Laidininkas arba elektros laidininkas yra elektrotechnikos objektas, kuriame leidžiamas krūvio srautas viena ar keliomis kryptimis. Kitaip tariant, laidininkų medžiagos gali pravesti elektros srovę per save. Labiausiai paplitę elektros laidininkai yra metalai ir metaliniai daiktai. Šiose medžiagose elektros srovės generuojamos per neigiamo krūvio elektronų srautą, teigiamai įkrautas skyles ir kartais dėl teigiamų ir neigiamų jonų.
Dar svarbiau, kad kai elektros srovė teka per laidininką, nebūtina, kad įkrauta dalelė nukeliautų iš vietos, kurioje gaminama srovė, į vietą, kurioje sunaudojama srovė. Čia įkrautos dalelės linkusios nustumti savo kaimyną ribotą energijos kiekį, ir tai vyksta kaip grandininė reakcija tarp gretimų dalelių, kai grandinės gale esančios dalelės nukreipia energiją į vartotojo objektą. Todėl galime stebėti ilgos grandinės impulsų perdavimą tarp mobiliųjų įkrovimo nešėjų.
01 pav.: Elektros laidininkas
Atsižvelgiant į du svarbius faktus apie laidininko varžą ir laidumą, varža priklauso nuo medžiagos sudėties ir jos matmenų, o laidumas priklauso nuo varžos. Be to, tam didelę įtaką turi ir laidininko temperatūra. Ne tik metalai, bet ir kitų formų laidininkai, įskaitant elektrolitus, puslaidininkius, superlaidininkus, plazmos būsenas ir kai kuriuos nemetalinius laidininkus, įskaitant grafitą.
Kas yra puslaidininkis?
Puslaidininkiai yra medžiagos, kurių elektros laidumo vertė patenka tarp laidininkų ir izoliatorių laidumo. Dar svarbiau, kad didėjant temperatūrai šių medžiagų savitoji varža mažėja. Be to, mes galime pakeisti puslaidininkių laidumą, į medžiagos kristalinę struktūrą įterpdami priemaišų (procesas vadinamas „dopingu“). Todėl labai svarbu šias medžiagas naudoti įvairioms skirtingoms reikmėms.
Dvi regionai su skirtingais legiruotomis struktūromis, esantys toje pačioje kristalų struktūroje, sukuria puslaidininkių sandūrą. Šios jungtys veikia kaip diodų, tranzistorių ir kitos šiuolaikinės elektronikos krūvininkų veikimo pagrindas.
Kai kurie įprasti puslaidininkinių medžiagų pavyzdžiai yra silicis, germanis, galio arsenidas ir metaloidiniai elementai. Dažniausiai puslaidininkių formavimui naudojamos medžiagos yra lazeriniai diodai, saulės elementai. Mikrobangų dažnio integriniai grandynai ir kt. yra silicio ir germanio.
02 paveikslas: puslaidininkis – silicis
Po dopingo proceso kristalų struktūroje sparčiai didėja krūvininkų skaičius. Puslaidininkyje gali būti laisvų skylių arba laisvųjų elektronų, kurie padeda užtikrinti laidumą. Jei medžiagoje yra daugiau laisvų skylių, tai vadiname „p tipo“puslaidininkiu, o jei yra laisvųjų elektronų, tai priklauso „n“tipui. Dopingo proceso metu galime pridėti medžiagų, tokių kaip penkiavalenčiai cheminiai elementai, įskaitant stibį, fosforą ar arseną, arba trivalenčių atomų, tokių kaip boras, galis ir indis. Be to, puslaidininkių laidumą galime padidinti ir padidindami temperatūrą.
Kas yra izoliatorius?
Izoliatoriai yra medžiagos, kurios negali pernešti laisvai tekančios elektros srovės. Taip yra todėl, kad tokio tipo medžiagų atomai turi elektronus, kurie yra glaudžiai surišti su atomais ir negali lengvai judėti. Vertinant savitumo savybę, varža yra labai didelė, palyginti su laidininkais ir puslaidininkiais. Nemetalai yra labiausiai paplitę izoliatorių pavyzdžiai.
Tačiau nėra tobulų izoliatorių, nes juose yra nedaug mobiliųjų įkrovų, galinčių perduoti elektros srovę. Be to, visi izoliatoriai linkę tapti elektrai laidžiais, kai medžiagai taikoma pakankamai įtampos, kuri gali atplėšti elektronus nuo atomų. Tai yra izoliatoriaus gedimo įtampa.
Izoliatoriai naudojami įvairiai, įskaitant elektros įrangos, skirtos palaikyti ir atskirti elektros laidininkus, gamybą, neleidžiant srovei tekėti per save. Be to, lanksti izoliatoriaus danga paprastai naudojama elektros laidams ir kabeliams izoliuotiems laidams gaminti. Taip yra todėl, kad laidai, kurie gali liestis vienas su kitu, sukuria kryžminį sujungimą, trumpąjį jungimą ir gaisro pavojų.
Kuo skiriasi laidinis puslaidininkis ir izoliatorius?
Laidininkai, puslaidininkiai ir izoliatoriai yra trys kategorijos, į kurias galime suskirstyti bet kokią medžiagą, atsižvelgdami į elektros laidumą. Pagrindinis skirtumas tarp laidininko puslaidininkio ir izoliatoriaus yra tas, kad laidininkai pasižymi dideliu elektros laidumu, o puslaidininkių laidumas yra vidutinis, o izoliatorių laidumas yra nereikšmingas.
Toliau pateiktoje lentelėje išvardyti skirtumai tarp laidininko puslaidininkio ir izoliatoriaus, kad būtų galima palyginti.
Santrauka – laidininkas vs puslaidininkis vs izoliatorius
Laidininkai, puslaidininkiai ir izoliatoriai yra trys kategorijos, į kurias galime suskirstyti bet kokią medžiagą, atsižvelgdami į elektros laidumą. Pagrindinis skirtumas tarp laidininko puslaidininkio ir izoliatoriaus yra tas, kad laidininkai pasižymi dideliu elektros laidumu, o puslaidininkių laidumas yra vidutinis, o izoliatorių laidumas yra nereikšmingas.
