Gli isolanti vengono utilizzati ogni giorno da tutti noi a partire dalle mensole fino al rivestimento di tubi sotterranei. D'altra parte, i materiali semiconduttori sono utilizzati principalmente nei dispositivi elettronici e hanno un grande uso nelle nostre industrie elettroniche.
Isolante vs Semiconduttore
La differenza tra isolanti e semiconduttori è che il tasso di conduttività differisce in essi. C'è un enorme divario tra la banda di mantovana e la banda di conduzione nell'isolante che impedisce agli elettroni liberi di condurre elettricità. D'altro canto, i semiconduttori hanno un bandgap minore rispetto agli isolanti che possono essere superati da elettroni ad alta energia.
isolanti sono cattivi conduttori di calore ed elettricità. La loro resistenza è molto alta per cui l'elettricità non può attraversarli. Sono principalmente utilizzati nell'isolamento dei cavi conduttori. Formano una barriera tra due corpi conduttori per prevenire cortocircuiti e incidenti. Alcuni materiali isolanti comuni sono carta, legno, plastica di gomma, ecc.
semiconduttori avere un livello di conducibilità moderato. La loro resistenza all'elettricità può essere variata aggiungendo impurità in essa. Questo processo è chiamato doping. Una piccola quantità di impurità aggiunta può portare a un'enorme differenza nella conduzione. I semiconduttori possono essere puri come germanio e silicio oppure possono essere composti come arseniuro di gallio o seleniuro di cadmio.
Tabella di confronto tra isolante e semiconduttore
| Parametri di confronto | Isolante | Semiconduttore |
| Conducibilità | < 10 -13 mho/m | tra 10 -7 a 10 -13 mho/m |
| Portatori di carica di maggioranza | Nessuna conduzione per assenza di vettori | Movimento di elettroni e lacune |
| Numero di elettroni di valenza | Il loro guscio di valenza è completo, cioè 8 elettroni | Hanno 4 elettroni di valenza nel guscio più esterno |
| Bandgap | C'è un enorme bandgap di 6eV -10eV | C'è una banda proibita di 1.1eV |
| banda di valenza | Riempito | Parzialmente vuoto |
| Banda di conduzione | Vuoto | parzialmente riempito |
| Zero Assoluto | La resistenza aumenta | Trasformati in un isolante |
| resistività | Alto | Moderare |
| Esempio | Gomma, plastica, carta, ecc | Silicio, germanio, arseniuro di gallio |
| Applicazioni | Elettrodomestici, rivestimento di cavi, ecc | Circuiti integrati, diodi, resistori, ecc |
Che cos'è l'isolante?
Un materiale che è un pessimo conduttore di calore o elettricità è chiamato isolante. Il suo livello di conduttanza è molto basso. La conduzione è la proprietà del facile flusso di corrente che li attraversa. Gli isolanti hanno al loro interno una banda di valenza completa di 8 elettroni. Di conseguenza, mancano vettori liberi per condurre l'elettricità.
Secondo la teoria delle bande, esiste un enorme bandgap da 6 eV a 10 eV che non consente agli elettroni di saltare dalla banda di valenza alla banda di conduzione. Hanno una banda di valenza piena e una banda di conduzione vuota. Hanno una resistenza molto elevata a causa della quale nessuna corrente può attraversarli. All'aumentare della temperatura, la resistività di un isolante diminuisce. La temperatura porta alla perdita dei legami covalenti presenti in essi e aumenta il numero di portatori in essi contenuti.
Alla temperatura dello zero assoluto, la resistenza dell'isolante aumenta. Esistono molti tipi di isolanti come isolanti acustici, isolanti termici e isolanti elettrici a seconda del campo di utilizzo del materiale. Gli isolatori a pin sono i primi isolatori utilizzati. Il vuoto è anche un isolante. Ciò è dovuto al fatto di assenza di vettori lì. Alcuni esempi di isolanti sono gomma, plastica, ecc.
Cos'è il semiconduttore?
Un materiale il cui livello di conduttanza è intermedio tra conduttore e isolante è noto come semiconduttore. Il livello di conduttanza può essere alterato aggiungendo una piccola quantità di impurità al cristallo semiconduttore. Esistono cristalli semiconduttori puri come il silicio o il germanio e semiconduttori composti come l'arseniuro di gallio o il seleniuro di cadmio.
Esistono principalmente due tipi di semiconduttori che hanno enormi applicazioni nelle moderne industrie elettroniche. Sono semiconduttori intrinseci (Si e Ge) e semiconduttori estrinseci (tipo n e tipo p). Il semiconduttore estrinseco di tipo n è formato aggiungendo elementi del gruppo III in Si o Ge puro. Queste impurità sono chiamate donatori. Il semiconduttore estrinseco di tipo p è formato aggiungendo elementi del gruppo V in puro Si o Ge. Queste impurità sono note come accettori.
Hanno entrambi i tipi di portatori al loro interno che l'elettricità è condotta sia da lacune che da elettroni. La loro conduttanza è compresa tra 10-7 a 10-13 mho/m. Hanno una banda proibita di energia moderata coperta da elettroni per passare alla banda di conduzione. La loro banda di valenza è parzialmente riempita con 4 elettroni. Hanno un tipo di legame covalente.
Alla temperatura dello zero assoluto, perdono la loro proprietà di conduttanza e si trasformano completamente in isolanti. Sono molto compatti, hanno un'applicazione di lunga durata e un basso costo che li rende molto richiesti nelle moderne tecnologie. I semiconduttori stanno avendo un'enorme applicazione nella produzione di diodi, transistor MOSFET, ecc.
Principali differenze tra isolante e semiconduttore
Conclusione
Sia gli isolanti che i semiconduttori hanno un enorme impatto sulla nostra vita quotidiana. La loro differenza di proprietà li rende utili in diversi campi della vita. Gli isolanti vengono utilizzati per interrompere il flusso di calore, elettricità o suono dal suo normale flusso in conduzione. I semiconduttori sono bassi e compatti e utili per realizzare piccoli elementi circuitali e hanno anche una lunga durata.
