Isolatoren worden elke dag door ons allemaal gebruikt, van panhandles tot ondergrondse pijpcoating. Aan de andere kant worden halfgeleidermaterialen voornamelijk gebruikt in elektronische apparaten en hebben ze veel nut in onze elektronica-industrie.
isolator vs Halfgeleider
Het verschil tussen isolatoren en halfgeleiders is dat de geleidbaarheid daarin verschilt. Er is een enorme opening tussen de volantband en de geleidingsband in de isolator die voorkomt dat vrije elektronen elektriciteit geleiden. Aan de andere kant hebben halfgeleiders een kleinere bandgap in vergelijking met isolatoren die kunnen worden overwonnen door hoogenergetische elektronen.
isolatoren zijn slechte geleiders van warmte en elektriciteit. Hun weerstand is erg hoog, waardoor elektriciteit er niet doorheen kan. Ze worden voornamelijk gebruikt in het isoleren van geleidingsdraden. Ze vormen een barrière tussen twee geleidende lichamen om kortsluiting en ongelukken te voorkomen. Enkele veel voorkomende isolatiematerialen zijn papier, hout, rubberplastics, enz.
Halfgeleiders een matige geleidbaarheid hebben. Hun weerstand tegen elektriciteit kan worden gevarieerd door er onzuiverheden aan toe te voegen. Dit proces wordt doping genoemd. Een kleine hoeveelheid toegevoegde onzuiverheid kan leiden tot een enorm verschil in geleiding. De halfgeleiders kunnen zuiver zijn zoals germanium en silicium of kunnen verbindingen zijn zoals galliumarsenide of cadmiumselenide.
Vergelijkingstabel tussen isolator en halfgeleider:
| Parameters van vergelijking | Isolator | Halfgeleider |
| geleidbaarheid | < 10 -13 mho/m | Tussen 10 -7 tot 10 -13 mho/m |
| Meerderheidsheffingsdragers | Geen geleiding door afwezigheid van dragers | Beweging van elektronen en gaten |
| Aantal valentie-elektronen | Hun valentieschil is compleet, d.w.z. 8 elektronen | Ze hebben 4 valentie-elektronen in de buitenste schil |
| Bandgap | Er is een enorme bandgap van 6eV -10eV | Er is een bandgap van 1.1eV |
| Valentie band | Gevuld | Gedeeltelijk leeg |
| Geleidingsband | Leeg | Gedeeltelijk gevuld |
| Absolute nulpunt | Weerstand neemt toe | Verander in een isolator |
| Weerstand | Hoog | Gematigd |
| Voorbeeld | Rubber, plastic, papier, enz. | Silicium, germanium, galliumarsenide |
| Toepassingen | Huishoudelijke apparaten, coating van kabeldraden, enz. | Geïntegreerde schakelingen, diodes, weerstanden, enz. |
Wat is isolator?
Een materiaal dat een zeer slechte geleider van warmte of elektriciteit is, wordt een isolator genoemd. Het geleidingsniveau is erg laag. Geleiding is de eigenschap van een gemakkelijke stroom van stroom die er doorheen gaat. Isolatoren hebben een volledige valentieband van 8 elektronen. Als gevolg hiervan zijn er geen vrije dragers om elektriciteit te geleiden.
Volgens de bandtheorie is er een enorme bandgap van 6eV tot 10eV waardoor elektronen niet van de valentieband naar de geleidingsband kunnen springen. Ze hebben een gevulde valentieband en een lege geleidingsband. Ze hebben een zeer hoge weerstand waardoor er geen stroom doorheen kan. Bij toenemende temperatuur neemt de soortelijke weerstand van een isolator af. Temperatuur leidt tot verlies van covalente bindingen die daarin aanwezig zijn en verhoogt het aantal dragers daarin.
Bij het absolute nulpunt neemt de weerstand van de isolator toe. Er zijn veel soorten isolatoren, zoals geluidsisolatoren, thermische isolatoren en elektrische isolatoren, afhankelijk van het toepassingsgebied van het materiaal. Pinisolatoren zijn de eerste isolatoren die worden gebruikt. Vacuüm is ook een isolator. Dit komt door het ontbreken van vervoerders daar. Enkele voorbeelden van isolatoren zijn rubber, plastic, enz.
Wat is halfgeleider?
Een materiaal waarvan het geleidingsniveau tussen geleider en isolator ligt, staat bekend als een halfgeleider. Het geleidingsniveau kan worden gewijzigd door een kleine hoeveelheid onzuiverheden aan het halfgeleiderkristal toe te voegen. Er zijn zuivere halfgeleiderkristallen zoals silicium of germanium, evenals samengestelde halfgeleiders zoals galliumarsenide of cadmiumselenide.
Er zijn hoofdzakelijk twee soorten halfgeleiders met enorme toepassingen in moderne elektronica-industrieën. Ze zijn intrinsieke halfgeleider (Si en Ge) en extrinsieke halfgeleider (n-type en p-type). De extrinsieke halfgeleider van het n-type wordt gevormd door groep III-elementen toe te voegen in zuiver Si of Ge. Deze onzuiverheden worden donoren genoemd. De p-type extrinsieke halfgeleider wordt gevormd door groep V-elementen toe te voegen in zuiver Si of Ge. Deze onzuiverheden staan bekend als acceptoren.
Ze hebben beide soorten dragers die elektriciteit worden geleid door zowel gaten als elektronen. Hun geleiding ligt tussen 10-7 tot 10-13 mho/m. Ze hebben een matige energiebandafstand die wordt bedekt door elektronen om naar de geleidingsband te gaan. Hun valentieband is gedeeltelijk gevuld met 4 elektronen. Ze hebben een covalent type binding.
Bij een temperatuur van het absolute nulpunt verliezen ze hun geleidingsvermogen en worden ze volledig isolatoren. Ze zijn zeer compact, hebben een lange levensduur en lage kosten, waardoor ze zeer gevraagd worden in moderne technologieën. De halfgeleiders hebben een enorme toepassing bij het maken van diodes, transistors MOSFET, enz.
Belangrijkste verschillen tussen isolator en halfgeleider:
Gevolgtrekking
Zowel isolatoren als halfgeleiders hebben een enorme impact op ons dagelijks leven. Hun verschil in eigenschappen maakt ze bruikbaar op verschillende gebieden van het leven. Isolatoren worden gebruikt om de stroom van warmte, elektriciteit of geluid te onderbreken van de normale stroom in geleiding. Halfgeleiders zijn laag en compact en nuttig om kleine circuitelementen te maken en hebben ook een lange levensduur.
