Η βασική διαφορά μεταξύ αγωγού ημιαγωγού και μονωτή είναι ότι οι αγωγοί παρουσιάζουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και οι ημιαγωγοί ενδιάμεση αγωγιμότητα, ενώ οι μονωτές παρουσιάζουν αμελητέα αγωγιμότητα.
Οι αγωγοί, οι ημιαγωγοί και οι μονωτές είναι τρεις κατηγορίες στις οποίες μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε οποιοδήποτε υλικό ανάλογα με την ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Τι είναι ο μαέστρος;
Ένας αγωγός ή ηλεκτρικός αγωγός είναι ένα αντικείμενο στην ηλεκτρική μηχανική στο οποίο επιτρέπεται η ροή φορτίου σε μία ή περισσότερες κατευθύνσεις. Με άλλα λόγια, τα υλικά αγωγών μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα μέσω του εαυτού τους. Οι πιο συνηθισμένοι ηλεκτρικοί αγωγοί είναι τα μέταλλα και τα μεταλλικά αντικείμενα. Σε αυτά τα υλικά, τα ηλεκτρικά ρεύματα δημιουργούνται μέσω της ροής αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων, θετικά φορτισμένων οπών και μερικές φορές λόγω της παρουσίας θετικών και αρνητικών ιόντων.
Πιο σημαντικό, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από έναν αγωγό, δεν είναι απαραίτητο ένα φορτισμένο σωματίδιο να ταξιδέψει από μια τοποθεσία όπου παράγεται το ρεύμα προς τη θέση όπου συμβαίνει η κατανάλωση ρεύματος. Εδώ, τα φορτισμένα σωματίδια τείνουν να σπρώχνουν τον γείτονά τους μια πεπερασμένη ποσότητα ενέργειας και αυτό συμβαίνει ως αλυσιδωτή αντίδραση μεταξύ των γειτονικών σωματιδίων όπου τα σωματίδια στο τέλος της αλυσίδας σπρώχνουν την ισχύ στο αντικείμενο του καταναλωτή. Επομένως, μπορούμε να παρατηρήσουμε μεταφορά ορμής μακράς αλυσίδας μεταξύ φορέων κινητής τηλεφωνίας.
Εικόνα 01: Ηλεκτρικός αγωγός
Όταν εξετάζουμε τα δύο σημαντικά γεγονότα σχετικά με την αντίσταση και την αγωγιμότητα σχετικά με έναν αγωγό, η αντίσταση εξαρτάται από τη σύνθεση του υλικού και τις διαστάσεις του, ενώ η αγωγιμότητα εξαρτάται από την αντίσταση. Επιπλέον, η θερμοκρασία του αγωγού έχει επίσης μεγάλη επίδραση σε αυτό. Όχι μόνο μέταλλα, αλλά μπορεί επίσης να υπάρχουν και άλλες μορφές αγωγών, οι οποίοι περιλαμβάνουν ηλεκτρολύτες, ημιαγωγούς, υπεραγωγούς, καταστάσεις πλάσματος και ορισμένους μη μεταλλικούς αγωγούς, συμπεριλαμβανομένου του γραφίτη.
Τι είναι ο Ημιαγωγός;
Οι ημιαγωγοί είναι υλικά με τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας που εμπίπτει μεταξύ της αγωγιμότητας των αγωγών και των μονωτών. Το πιο σημαντικό, η ειδική αντίσταση αυτών των υλικών τείνει να μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Επιπλέον, μπορούμε να αλλάξουμε την αγωγιμότητα των ημιαγωγών εισάγοντας ακαθαρσίες (η διαδικασία ονομάζεται «ντόπινγκ») στην κρυσταλλική δομή του υλικού. Επομένως, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα υλικά για διάφορες διαφορετικές εφαρμογές με μεγάλη σημασία.
Δύο περιοχές με δομές διαφορετικής πρόσμιξης που εμφανίζονται στην ίδια κρυσταλλική δομή δημιουργούν μια ένωση ημιαγωγών. Αυτές οι διασταυρώσεις λειτουργούν ως βάση για τη συμπεριφορά των φορέων φορτίου σε διόδους, τρανζίστορ και άλλα σύγχρονα ηλεκτρονικά.
Μερικά κοινά παραδείγματα ημιαγωγών υλικών περιλαμβάνουν πυρίτιο, γερμάνιο, αρσενίδιο του γαλλίου και μεταλλοειδή στοιχεία. Τα πιο κοινά υλικά που χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό ημιαγωγών περιλαμβάνουν διόδους λέιζερ, ηλιακά κύτταρα. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα συχνότητας μικροκυμάτων κ.λπ. είναι πυρίτιο και γερμάνιο.
Εικόνα 02: Ημιαγωγός – Πυρίτιο
Μετά τη διαδικασία ντόπινγκ, ο αριθμός των φορέων φορτίου στην κρυσταλλική δομή αυξάνεται γρήγορα. Μπορεί να υπάρχουν ελεύθερες οπές ή ελεύθερα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό που βοηθούν στην αγωγιμότητα. Εάν το υλικό έχει περισσότερες ελεύθερες οπές, τότε το ονομάζουμε ημιαγωγό «p-type» και αν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, τότε ανήκει στον «n-type». Κατά τη διαδικασία ντόπινγκ, μπορούμε να προσθέσουμε υλικά όπως πεντασθενή χημικά στοιχεία, όπως αντιμόνιο, φώσφορο ή αρσενικό ή τρισθενή άτομα όπως βόριο, γάλλιο και ίνδιο. Επιπλέον, μπορούμε να αυξήσουμε την αγωγιμότητα των ημιαγωγών επίσης αυξάνοντας τη θερμοκρασία.
Τι είναι ένας μονωτήρας;
Οι μονωτές είναι υλικά που δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα ελεύθερης ροής. Αυτό συμβαίνει επειδή τα άτομα αυτού του τύπου υλικού έχουν ηλεκτρόνια που είναι στενά συνδεδεμένα με τα άτομα και δεν μπορούν εύκολα να κινηθούν. Όταν εξετάζουμε την ιδιότητα της ειδικής αντίστασης, η ειδική αντίσταση είναι πολύ υψηλή σε σύγκριση με τους αγωγούς και τους ημιαγωγούς. Τα αμέταλλα είναι τα πιο κοινά παραδείγματα μονωτών.
Ωστόσο, δεν υπάρχουν τέλειοι μονωτές επειδή περιέχουν μικρούς αριθμούς κινητών φορτίων που μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπλέον, όλοι οι μονωτές τείνουν να γίνονται ηλεκτρικά αγώγιμοι όταν υπάρχει επαρκής ποσότητα τάσης που εφαρμόζεται στο υλικό, η οποία μπορεί να απομακρύνει τα ηλεκτρόνια από τα άτομα. Είναι η τάση διάσπασης του μονωτή.
Υπάρχουν διαφορετικές χρήσεις των μονωτών, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής ηλεκτρικού εξοπλισμού για τη στήριξη και το διαχωρισμό των ηλεκτρικών αγωγών χωρίς να επιτρέπεται η ροή του ρεύματος μέσα από τους εαυτούς τους. Επιπλέον, μια εύκαμπτη επίστρωση ενός μονωτή χρησιμοποιείται συνήθως για ηλεκτρικά καλώδια και καλώδια για την κατασκευή μονωμένων καλωδίων. Αυτό συμβαίνει επειδή τα καλώδια που μπορούν να αγγίξουν το ένα το άλλο παράγουν διασύνδεση, βραχυκυκλώματα και επίσης κινδύνους πυρκαγιάς.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ημιαγωγού αγωγού και μονωτή;
Οι αγωγοί, οι ημιαγωγοί και οι μονωτές είναι τρεις κατηγορίες στις οποίες μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε οποιοδήποτε υλικό ανάλογα με την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η βασική διαφορά μεταξύ αγωγού ημιαγωγού και μονωτή είναι ότι οι αγωγοί παρουσιάζουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και οι ημιαγωγοί παρουσιάζουν ενδιάμεση αγωγιμότητα, ενώ οι μονωτές παρουσιάζουν αμελητέα αγωγιμότητα.
Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τις διαφορές μεταξύ αγωγού ημιαγωγού και μονωτή για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Αγωγός εναντίον Ημιαγωγού εναντίον Μονωτή
Οι αγωγοί, οι ημιαγωγοί και οι μονωτές είναι τρεις κατηγορίες στις οποίες μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε οποιοδήποτε υλικό ανάλογα με την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η βασική διαφορά μεταξύ αγωγού ημιαγωγού και μονωτή είναι ότι οι αγωγοί παρουσιάζουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και οι ημιαγωγοί ενδιάμεση αγωγιμότητα, ενώ οι μονωτές παρουσιάζουν αμελητέα αγωγιμότητα.
