يتم استخدام العوازل كل يوم من قبلنا جميعًا بدءًا من المسامير إلى طلاء الأنابيب تحت الأرض. من ناحية أخرى ، تستخدم مواد أشباه الموصلات بشكل أساسي في الأجهزة الإلكترونية ولها استخدام كبير في صناعات الإلكترونيات لدينا.
عازل مقابل أشباه الموصلات
الفرق بين العوازل وأشباه الموصلات هو أن معدل الموصلية يختلف فيها. هناك فجوة كبيرة بين شريط الستارة وشريط التوصيل في العازل مما يمنع الإلكترونات الحرة من توصيل الكهرباء. من ناحية أخرى ، تتمتع أشباه الموصلات بفجوة نطاق أقل مقارنة بالعوازل التي يمكن التغلب عليها بواسطة إلكترونات عالية الطاقة.
عوازل موصلات سيئة للحرارة والكهرباء. مقاومتهم عالية جدًا بسبب عدم قدرة الكهرباء على المرور من خلالها. تستخدم بشكل رئيسي في عزل أسلاك التوصيل. إنها تشكل حاجزًا بين جسمين موصلين لمنع حدوث قصر في الدائرة والحوادث. بعض المواد العازلة الشائعة هي الورق ، والخشب ، والبلاستيك المطاطي ، إلخ.
أشباه الموصلات لديها مستوى موصلية معتدلة. يمكن أن تتنوع مقاومتها للكهرباء بإضافة شوائب فيها. هذه العملية تسمى المنشطات. يمكن أن تؤدي كمية صغيرة من الشوائب المضافة إلى قدر كبير من الاختلاف في التوصيل. يمكن أن تكون أشباه الموصلات نقية مثل الجرمانيوم والسيليكون أو يمكن أن تكون مركبات مثل زرنيخيد الغاليوم أو سيلينيد الكادميوم.
جدول المقارنة بين العازل وأشباه الموصلات
| معلمات المقارنة | عازل | أشباه الموصلات |
| التوصيل | < 10 -13 مو / م | بين 10 -7 حتى 10 -13 مو / م |
| ناقلات شحن الأغلبية | لا يوجد توصيل بسبب عدم وجود ناقلات | حركة الإلكترونات والثقوب |
| عدد إلكترونات التكافؤ | غلاف التكافؤ الخاص بهم كامل ، أي 8 إلكترونات | لديهم 4 إلكترونات تكافؤ في الغلاف الخارجي |
| فجوة الفرقة | هناك فجوة نطاق ضخمة تبلغ 6eV -10eV | هناك فجوة نطاق تبلغ 1.1 فولت |
| نطاق التكافؤ | مملوء | فارغة جزئيا |
| نطاق التوصيل | فارغة | مملوء جزئيا |
| الصفر المطلق | تزداد المقاومة | تتحول إلى عازل |
| المقاومة النوعية | متوسط | معتدل |
| مثال | المطاط والبلاستيك والورق وغيرها | السيليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم |
| التطبيقات | الأجهزة المنزلية ، طلاء أسلاك الكابلات ، إلخ | الدوائر المتكاملة ، الثنائيات ، المقاومات ، إلخ |
ما هو العازل؟
تسمى المادة التي تكون موصلًا رديئًا جدًا للحرارة أو الكهرباء بالعازل. مستوى التوصيل منخفض جدا. التوصيل هو خاصية التدفق السهل للتيار الذي يحمله من خلالها. تحتوي العوازل على نطاق تكافؤ كامل من 8 إلكترونات فيها. ونتيجة لذلك ، لا توجد ناقلات مجانية لتوصيل الكهرباء.
وفقًا لنظرية النطاق ، هناك فجوة نطاق ضخمة من 6 إلكترون فولت إلى 10 إلكترون فولت لا تسمح للإلكترونات بالقفز من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل. لديهم شريط تكافؤ ممتلئ وفرقة توصيل فارغة. لديهم مقاومة عالية جدًا بسبب عدم تمكن أي تيار من المرور من خلالها. عند زيادة درجة الحرارة ، تقل مقاومة العازل. تؤدي درجة الحرارة إلى فقدان الروابط التساهمية الموجودة فيها وتزيد من عدد الحاملات فيها.
عند درجة حرارة الصفر المطلق ، تزداد مقاومة العازل. هناك أنواع عديدة من العوازل مثل عوازل الصوت والعوازل الحرارية والعوازل الكهربائية حسب مجال استخدام المادة. عوازل الدبوس هي العوازل الأولى المستخدمة. الفراغ هو أيضا عازل. هذا يرجع إلى حقيقة عدم وجود شركات النقل هناك. بعض الأمثلة على العوازل هي المطاط والبلاستيك وما إلى ذلك.
ما هي اشباه الموصلات؟
تُعرف المادة التي يكون مستوى توصيلها متوسطًا بين الموصل والعازل باسم أشباه الموصلات. يمكن تغيير مستوى التوصيل عن طريق إضافة كمية صغيرة من الشوائب إلى بلورة أشباه الموصلات. توجد بلورات شبه موصلة نقية مثل السيليكون أو الجرمانيوم وكذلك أشباه الموصلات المركبة مثل زرنيخيد الغاليوم أو سيلينيد الكادميوم.
هناك نوعان أساسيان من أشباه الموصلات لهما تطبيقات ضخمة في صناعات الإلكترونيات الحديثة. هم أشباه الموصلات الجوهرية (Si و Ge) وأشباه الموصلات الخارجية (النوع n والنوع p). يتم تشكيل أشباه الموصلات الخارجية من النوع n عن طريق إضافة عناصر المجموعة الثالثة في Si أو Ge النقي. تسمى هذه الشوائب المتبرعين. يتم تشكيل أشباه الموصلات الخارجية من النوع p عن طريق إضافة عناصر المجموعة V في Si أو Ge النقي. تُعرف هذه الشوائب بالمقبلات.
لديهم كلا النوعين من الناقلات التي يتم توصيل الكهرباء عن طريق الثقوب والإلكترونات. قدرتها على التوصيل بين 10-7 حتى 10-13 مو / م. لديهم فجوة طاقة معتدلة مغطاة بالإلكترونات للانتقال إلى نطاق التوصيل. تمتلئ فرقة التكافؤ جزئيًا بـ 4 إلكترونات. لديهم نوع من الترابط التساهمي.
عند درجة حرارة الصفر المطلق ، تفقد خاصية التوصيل الخاصة بها وتتحول تمامًا إلى عوازل. إنها مدمجة للغاية ، ولها تطبيق طويل العمر ، وتكلفة منخفضة مما يجعلها مطلوبة بشدة في التقنيات الحديثة. إن لأشباه الموصلات تطبيق ضخم في صناعة الثنائيات ، الترانزستورات MOSFET ، إلخ.
الاختلافات الرئيسية بين عازل وأشباه الموصلات
استنتاج
كل من العوازل وأشباه الموصلات لها تأثير كبير على حياتنا اليومية. إن اختلافهم في الخصائص يجعلها مفيدة في مجالات الحياة المختلفة. تستخدم العوازل لكسر تدفق الحرارة أو الكهرباء أو الصوت من التدفق الطبيعي في التوصيل. أشباه الموصلات منخفضة ومضغوطة ومفيدة لصنع عناصر دوائر صغيرة ولها أيضًا عمر عمل طويل.
