Каждый из нас использует изоляторы каждый день, от панелей до покрытия подземных труб. С другой стороны, полупроводниковые материалы в основном используются в электронных устройствах и широко используются в нашей электронной промышленности.
Изолятор против Полупроводник
Разница между изоляторами и полупроводниками в том, что у них разная проводимость. Между валентной зоной и зоной проводимости в изоляторе существует огромный зазор, который не позволяет свободным электронам проводить электричество. С другой стороны, полупроводники имеют меньшую ширину запрещенной зоны по сравнению с изоляторами, которую могут преодолеть электроны с высокой энергией.
Изоляторы являются плохими проводниками тепла и электричества. Их сопротивление очень велико, из-за чего электричество не может проходить через них. В основном они используются для изоляции токопроводящих проводов. Они образуют барьер между двумя проводящими телами для предотвращения короткого замыкания и несчастных случаев. Некоторые распространенные изоляционные материалы - это бумага, дерево, резиновые пластмассы и т. Д.
Полупроводники имеют средний уровень проводимости. Их сопротивление электричеству можно варьировать, добавляя в него примеси. Этот процесс называется допингом. Небольшое количество добавленных примесей может привести к огромной разнице в проводимости. Полупроводники могут быть чистыми, такими как германий и кремний, или могут быть соединениями, такими как арсенид галлия или селенид кадмия.
Таблица сравнения изолятора и полупроводника
| Параметры сравнения | Изолятор | Полупроводник |
| Проводимость | < 10 -13 mho / m | Между 10 -7 до 10 -13 mho / m |
| Большинство носителей заряда | Нет проводимости из-за отсутствия носителей | Движение электронов и дырок |
| Кол-во валентных электронов | Их валентная оболочка завершена, т.е. 8 электронов. | У них есть 4 валентных электрона во внешней оболочке. |
| Запрещенная зона | Имеется огромная ширина запрещенной зоны 6–10 эВ. | Ширина запрещенной зоны составляет 1,1 эВ. |
| Группа валентности | Заполненный | Частично пусто |
| Зона проводимости | Пустой | Частично заполнено |
| Полный ноль | Сопротивление увеличивается | Превратить в изолятор |
| Удельное сопротивление | Высокий | Умеренный |
| Пример | Резина, пластик, бумага и т. Д. | Кремний, германий, арсенид галлия |
| Приложения | Бытовая техника, покрытие кабельных проводов и т. Д. | Интегральные схемы, диоды, резисторы и т. Д. |
Что такое изолятор?
Материал, который плохо проводит тепло или электричество, называется изолятором. Его уровень проводимости очень низкий. Проводимость - это свойство легкого протекания тока через них. Изоляторы имеют полную валентную зону из 8 электронов. В результате отсутствуют свободные носители для проведения электричества.
Согласно теории зон, существует огромная запрещенная зона от 6 до 10 эВ, которая не позволяет электронам переходить из валентной зоны в зону проводимости. У них есть заполненная валентная зона и пустая зона проводимости. У них очень высокое сопротивление, из-за чего через них не может проходить ток. С повышением температуры сопротивление изолятора уменьшается. Температура приводит к потере имеющихся в них ковалентных связей и увеличивает в них количество носителей.
При абсолютном нуле температуры сопротивление изолятора увеличивается. Существует много типов изоляторов, таких как звукоизоляторы, теплоизоляторы и электрические изоляторы, в зависимости от области использования материала. Штыревые изоляторы стали первыми изоляторами. Вакуум также является изолятором. Это связано с отсутствием там перевозчиков. Примеры изоляторов: резина, пластик и т. Д.
Что такое полупроводник?
Материал, уровень проводимости которого является промежуточным между проводником и изолятором, известен как полупроводник. Уровень проводимости можно изменить, добавив небольшое количество примесей в кристалл полупроводника. Существуют чистые полупроводниковые кристаллы, такие как кремний или германий, а также сложные полупроводники, такие как арсенид галлия или селенид кадмия.
В основном есть два типа полупроводников, которые широко используются в современной электронной промышленности. Это собственный полупроводник (Si и Ge) и внешний полупроводник (n-тип и p-тип). Внешний полупроводник n-типа формируется путем добавления элементов III группы в чистый Si или Ge. Эти примеси называются донорами. Внешний полупроводник p-типа формируется путем добавления элементов V группы в чистый Si или Ge. Эти примеси известны как акцепторы.
В них есть носители обоих типов: электричество проводят как дырки, так и электроны. Их проводимость между 10-7 до 10-13 мхо / м. У них есть умеренная запрещенная зона, покрытая электронами, перемещающимися в зону проводимости. Их валентная зона частично заполнена 4 электронами. У них ковалентный тип связи.
При абсолютном нуле температуры они теряют свойство проводимости и полностью превращаются в изоляторы. Они очень компактны, имеют долгий срок службы и невысокую стоимость, что делает их очень востребованными в современных технологиях. Полупроводники находят огромное применение в производстве диодов, транзисторов MOSFET и т. Д.
Основные различия между диэлектриком и полупроводником
Вывод
И изоляторы, и полупроводники имеют огромное влияние на нашу повседневную жизнь. Их различие в свойствах делает их полезными в разных сферах жизни. Изоляторы используются для того, чтобы прервать поток тепла, электричества или звука от его нормального потока в проводимости. Полупроводники невысоки и компактны, они полезны для изготовления небольших схемных элементов, а также имеют длительный срок службы.
