Avainero johdinpuolijohteen ja eristimen välillä on, että johtimilla on korkea sähkönjohtavuus ja puolijohteilla keskinkertainen johtavuus, kun taas eristimien johtavuus on mitätön.
Johtimet, puolijohteet ja eristeet ovat kolme luokkaa, joihin voimme luokitella minkä tahansa materiaalin sähkönjohtavuudesta riippuen.
Mikä on kapellimestari?
Johdin tai sähköjohdin on sähkötekniikan kohde, jossa varauksen virtaus yhteen tai useampaan suuntaan on sallittu. Toisin sanoen johdinmateriaalit voivat johtaa sähkövirtaa itsensä läpi. Yleisimmät sähköjohtimet ovat metallit ja metalliesineet. Näissä materiaaleissa sähkövirtoja syntyy negatiivisesti varautuneiden elektronien ja positiivisesti varautuneiden reikien virtauksen kautta ja joskus positiivisten ja negatiivisten ionien vuoksi.
Vielä tärkeämpää on, kun sähkövirta kulkee johtimen läpi, varautuneen hiukkasen ei tarvitse kulkea paikasta, jossa virtaa tuotetaan, paikkaan, jossa virrankulutus tapahtuu. Tässä varautuneilla hiukkasilla on taipumus työntää naapuriaan rajallisen määrän energiaa, ja tämä tapahtuu ketjureaktiona naapurihiukkasten välillä, jolloin ketjun lopussa olevat hiukkaset työntävät tehon kuluttajaesineeseen. Siksi voimme havaita pitkäketjuisen liikemäärän siirtymisen mobiililatauskantajien välillä.
Kuva 01: Sähköjohdin
Kun otetaan huomioon kaksi tärkeää seikkaa resistanssista ja johtavuudesta johtimen suhteen, resistanssi riippuu materiaalin koostumuksesta ja sen mitoista, kun taas johtavuus riippuu resistanssista. Lisäksi johtimen lämpötilalla on suuri vaikutus tähän. Metallien lisäksi voi olla myös muita johtimia, kuten elektrolyytit, puolijohteet, suprajohteet, plasmatilat ja jotkin ei-metalliset johtimet, mukaan lukien grafiitti.
Mikä on puolijohde?
Puolijohteet ovat materiaaleja, joiden sähkönjohtavuusarvo on johtimien ja eristeiden johtavuuden välissä. Vielä tärkeämpää on, että näiden materiaalien ominaisvastus pyrkii laskemaan lämpötilan noustessa. Lisäksi voimme muuttaa puolijohteiden johtavuutta lisäämällä materiaalin kiderakenteeseen epäpuhtauksia (prosessia kutsutaan "dopingiksi"). Siksi voimme käyttää näitä materiaaleja erilaisiin sovelluksiin erittäin tärkeällä tavalla.
Kaksi aluetta, joissa on eri seostettuja rakenteita, jotka esiintyvät samassa kiderakenteessa, muodostavat puolijohdeliitoksen. Nämä liitokset toimivat diodien, transistoreiden ja muun nykyaikaisen elektroniikan varauksenkuljettajien toiminnan perustana.
Joitakin yleisiä esimerkkejä puolijohdemateriaaleista ovat pii, germanium, galliumarsenidi ja metalloidielementit. Yleisimmät puolijohteiden muodostukseen käytetyt materiaalit ovat laserdiodit, aurinkokennot. Mikroa altotaajuusintegroidut piirit jne. ovat piitä ja germaniumia.
Kuva 02: Puolijohde – Pii
Dopingprosessin jälkeen varauksenkuljettajien määrä kiderakenteessa kasvaa nopeasti. Puolijohteessa voi olla vapaita reikiä tai vapaita elektroneja, jotka auttavat johtavuudessa. Jos materiaalissa on enemmän vapaita reikiä, kutsumme sitä "p-tyypin" puolijohteeksi, ja jos on vapaita elektroneja, se kuuluu "n-tyyppiin". Dopingprosessin aikana voimme lisätä materiaaleja, kuten viisiarvoisia kemiallisia alkuaineita, kuten antimonia, fosforia tai arseenia, tai kolmiarvoisia atomeja, kuten booria, galliumia ja indiumia. Lisäksi voimme lisätä puolijohteiden johtavuutta myös nostamalla lämpötilaa.
Mikä on eriste?
Eristimet ovat materiaaleja, jotka eivät voi kuljettaa vapaasti virtaavaa sähkövirtaa. Tämä johtuu siitä, että tämän tyyppisen materiaalin atomeissa on elektroneja, jotka ovat tiukasti sidottu atomeihin eivätkä voi liikkua helposti. Resistiivisyyden ominaisuudessa resistiivisyys on erittäin korkea verrattuna johtimiin ja puolijohteisiin. Epämetallit ovat yleisimpiä esimerkkejä eristeistä.
Täydellisiä eristeitä ei kuitenkaan ole, koska ne sisältävät pienen määrän mobiililatauksia, jotka voivat kuljettaa sähkövirtaa. Lisäksi kaikilla eristimillä on taipumus tulla sähköä johtaviksi, kun materiaaliin kohdistetaan riittävä määrä jännitettä, joka voi repiä elektronit pois atomeista. Se on eristimen läpilyöntijännite.
Eristeillä on erilaisia käyttötarkoituksia, mukaan lukien sähkölaitteiden tuotanto tukemaan ja erottamaan sähköjohtimia antamatta virran kulkea niiden läpi. Lisäksi joustavaa eristimen pinnoitetta käytetään yleensä sähköjohtoihin ja kaapeleihin eristettyjen johtojen valmistamiseksi. Tämä johtuu siitä, että johdot, jotka voivat koskettaa toisiaan, aiheuttavat ristikytkennän, oikosulkuja ja palovaaran.
Mitä eroa on johdinpuolijohteella ja eristeellä?
Johtimet, puolijohteet ja eristeet ovat kolme luokkaa, joihin voimme luokitella minkä tahansa materiaalin sähkönjohtavuudesta riippuen. Keskeinen ero johdinpuolijohteen ja eristimen välillä on se, että johtimilla on korkea sähkönjohtavuus ja puolijohteilla on keskinkertainen johtavuus, kun taas eristimillä on mitätön johtavuus.
Seuraavassa taulukossa luetellaan erot johtimien puolijohteiden ja eristeiden välillä vertailua varten.
Yhteenveto – johdin vs puolijohde vs eriste
Johtimet, puolijohteet ja eristeet ovat kolme luokkaa, joihin voimme luokitella minkä tahansa materiaalin sähkönjohtavuudesta riippuen. avainero johdinpuolijohteen ja eristimen välillä on se, että johtimilla on korkea sähkönjohtavuus ja puolijohteilla keskinkertainen johtavuus, kun taas eristimien johtavuus on mitätön.
