Het belangrijkste verschil tussen geleiderhalfgeleider en isolator is dat geleiders een hoge elektrische geleidbaarheid vertonen en halfgeleiders een tussenliggende geleidbaarheid, terwijl isolatoren een verwaarloosbare geleidbaarheid vertonen.
Geleiders, halfgeleiders en isolatoren zijn drie categorieën waarin we elk materiaal kunnen categoriseren, afhankelijk van de elektrische geleidbaarheid.
Wat is een dirigent?
Een geleider of elektrische geleider is een object in de elektrotechniek waarin de stroom van lading in een of meer richtingen is toegestaan. Met andere woorden, geleidermaterialen kunnen een elektrische stroom door zichzelf geleiden. De meest voorkomende elektrische geleiders zijn metalen en metalen voorwerpen. In deze materialen worden elektrische stromen gegenereerd door de stroom van negatief geladen elektronen, positief geladen gaten en soms door de aanwezigheid van positieve en negatieve ionen.
Belangrijker is dat wanneer een elektrische stroom door een geleider gaat, het niet nodig is dat een geladen deeltje zich verplaatst van een plaats waar de stroom wordt geproduceerd naar de plaats waar het stroomverbruik plaatsvindt. Hier hebben de geladen deeltjes de neiging om hun buur een eindige hoeveelheid energie te geven, en dit gebeurt als een kettingreactie tussen de naburige deeltjes waarbij deeltjes aan het einde van de keten de kracht in het consumentenobject duwen. Daarom kunnen we impulsoverdracht met lange ketens waarnemen tussen mobiele ladingsdragers.
Figuur 01: Elektrische geleider
Bij het overwegen van de twee belangrijke feiten over weerstand en geleiding met betrekking tot een geleider, hangt de weerstand af van de samenstelling van het materiaal en zijn afmetingen, terwijl de geleiding afhangt van de weerstand. Bovendien heeft ook de temperatuur van de geleider hier een grote invloed op. Niet alleen metalen, maar er kunnen ook andere vormen van geleiders zijn, waaronder elektrolyten, halfgeleiders, supergeleiders, plasmatoestanden en sommige niet-metalen geleiders, waaronder grafiet.
Wat is een halfgeleider?
Halfgeleiders zijn materialen met een elektrische geleidbaarheidswaarde die tussen de geleidbaarheid van geleiders en isolatoren ligt. Wat nog belangrijker is, is dat de soortelijke weerstand van deze materialen de neiging heeft te dalen bij verhoging van de temperatuur. Bovendien kunnen we de geleidbaarheid van halfgeleiders veranderen door onzuiverheden (het proces wordt "doping" genoemd) in de kristalstructuur van het materiaal te introduceren. Daarom kunnen we deze materialen voor verschillende toepassingen van groot belang gebruiken.
Twee regio's met verschillend gedoteerde structuren die voorkomen in dezelfde kristalstructuur creëren een halfgeleiderovergang. Deze knooppunten vormen de basis voor het gedrag van ladingsdragers in diodes, transistors en andere moderne elektronica.
Enkele veelvoorkomende voorbeelden van halfgeleidermaterialen zijn silicium, germanium, galliumarsenide en metalloïde elementen. De meest voorkomende materialen die worden gebruikt voor de vorming van halfgeleiders zijn laserdiodes, zonnecellen. Geïntegreerde schakelingen met microgolffrequentie, enz., zijn van silicium en germanium.
Figuur 02: Halfgeleider – Silicium
Na het dopingproces neemt het aantal ladingsdragers in de kristalstructuur snel toe. Er kunnen vrije gaten of vrije elektronen in de halfgeleider zijn die helpen bij de geleidbaarheid. Als het materiaal meer vrije gaten heeft, dan noemen we het een "p-type" halfgeleider, en als er vrije elektronen zijn, dan behoort het tot het "n-type". Tijdens het dopingproces kunnen we materialen toevoegen zoals vijfwaardige chemische elementen, waaronder antimoon, fosfor of arseen, of driewaardige atomen zoals boor, gallium en indium. Bovendien kunnen we de geleidbaarheid van halfgeleiders verhogen, ook door de temperatuur te verhogen.
Wat is een isolator?
Isolatoren zijn materialen die geen vrij stromende elektrische stroom kunnen voeren. Dit komt omdat de atomen van dit type materiaal elektronen hebben die stevig aan atomen zijn gebonden en niet gemakkelijk kunnen bewegen. Bij het beschouwen van de eigenschap van soortelijke weerstand is de soortelijke weerstand erg hoog in vergelijking met geleiders en halfgeleiders. Niet-metalen zijn de meest voorkomende voorbeelden van isolatoren.
Er zijn echter geen perfecte isolatoren omdat ze kleine aantallen mobiele ladingen bevatten die een elektrische stroom kunnen dragen. Bovendien hebben alle isolatoren de neiging elektrisch geleidend te worden wanneer er voldoende spanning op het materiaal staat, waardoor de elektronen van de atomen kunnen worden weggerukt. Het is de doorslagspanning van de isolator.
Er zijn verschillende toepassingen van isolatoren, waaronder de productie van elektrische apparatuur om elektrische geleiders te ondersteunen en te scheiden zonder de stroom door zichzelf te laten stromen. Verder wordt meestal een flexibele coating van een isolator gebruikt voor elektrische draden en kabels om geïsoleerde draden te maken. Dit komt omdat de draden die elkaar kunnen raken ook een dwarsverbinding, kortsluiting en brandgevaar opleveren.
Wat is het verschil tussen geleiderhalfgeleider en isolator?
Geleiders, halfgeleiders en isolatoren zijn drie categorieën waarin we elk materiaal kunnen categoriseren, afhankelijk van de elektrische geleidbaarheid. Het belangrijkste verschil tussen geleiderhalfgeleider en isolator is dat geleiders een hoge elektrische geleidbaarheid vertonen en halfgeleiders een tussenliggende geleidbaarheid, terwijl isolatoren een verwaarloosbare geleidbaarheid vertonen.
De volgende tabel geeft een overzicht van de verschillen tussen geleiderhalfgeleider en isolator voor zij aan zij vergelijking.
Samenvatting – Geleider versus halfgeleider versus isolator
Geleiders, halfgeleiders en isolatoren zijn drie categorieën waarin we elk materiaal kunnen categoriseren, afhankelijk van de elektrische geleidbaarheid. Het belangrijkste verschil tussen geleiderhalfgeleider en isolator is dat geleiders een hoge elektrische geleidbaarheid vertonen en halfgeleiders een tussenliggende geleidbaarheid, terwijl isolatoren een verwaarloosbare geleidbaarheid vertonen.
