الفرق الرئيسي بين الموصل أشباه الموصلات والعازل هو أن الموصلات تظهر موصلية كهربائية عالية وأن أشباه الموصلات تظهر موصلية وسيطة ، في حين أن العوازل تظهر موصلية ضئيلة.
الموصلات وأشباه الموصلات والعوازل هي ثلاث فئات يمكننا تصنيف أي مادة إليها حسب الموصلية الكهربائية.
ما هو موصل؟
الموصل أو الموصل الكهربائي هو كائن في الهندسة الكهربائية يُسمح فيه بتدفق الشحنة في اتجاه واحد أو أكثر. بمعنى آخر ، يمكن للمواد الموصلة توصيل تيار كهربائي من خلال نفسها.أكثر الموصلات الكهربائية شيوعًا هي المعادن والأشياء المعدنية. في هذه المواد ، تتولد التيارات الكهربائية من خلال تدفق الإلكترونات سالبة الشحنة ، والثقوب الموجبة الشحنة ، وأحيانًا بسبب وجود الأيونات الموجبة والسالبة.
الأهم من ذلك ، عندما يمر تيار كهربائي عبر موصل ، ليس من الضروري أن ينتقل الجسيم المشحون من موقع يتم فيه إنتاج التيار إلى الموقع الذي يحدث فيه الاستهلاك الحالي. هنا ، تميل الجسيمات المشحونة إلى دفع جارتها كمية محدودة من الطاقة ، وهذا يحدث كتفاعل متسلسل بين الجسيمات المجاورة حيث تدفع الجسيمات في نهاية السلسلة الطاقة إلى الجسم المستهلك. لذلك ، يمكننا أن نلاحظ نقل الزخم طويل السلسلة بين ناقلات الشحن المحمول.
الشكل 01: موصل كهربائي
عند النظر في حقيقتين مهمتين حول المقاومة والتوصيل فيما يتعلق بالموصل ، تعتمد المقاومة على تكوين المادة وأبعادها ، بينما تعتمد المواصلة على المقاومة. علاوة على ذلك ، فإن درجة حرارة الموصل لها أيضًا تأثير كبير على هذا. ليس فقط المعادن ، ولكن يمكن أيضًا أن تكون هناك أشكال أخرى من الموصلات أيضًا ، والتي تشمل الإلكتروليتات وأشباه الموصلات والموصلات الفائقة وحالات البلازما وبعض الموصلات غير المعدنية ، بما في ذلك الجرافيت.
ما هي اشباه الموصلات؟
أشباه الموصلات هي مواد لها قيمة توصيل كهربائي تقع بين موصلية الموصلات والعوازل. والأهم من ذلك ، أن مقاومة هذه المواد تميل إلى الانخفاض عند زيادة درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا تغيير موصلية أشباه الموصلات عن طريق إدخال الشوائب (تسمى العملية "المنشطات") في التركيب البلوري للمادة.لذلك ، يمكننا استخدام هذه المواد لمختلف التطبيقات المختلفة ذات الأهمية الكبيرة.
منطقتان بهما هياكل مخدرة مختلفة تحدث في نفس البنية البلورية تخلق تقاطعًا لأشباه الموصلات. تعمل هذه الوصلات كأساس لسلوك حاملات الشحنة في الثنائيات والترانزستورات وغيرها من الإلكترونيات الحديثة.
تتضمن بعض الأمثلة الشائعة لمواد أشباه الموصلات السليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم وعناصر الفلزات. تشمل المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة في تكوين أشباه الموصلات ثنائيات الليزر والخلايا الشمسية. الدوائر المتكاملة تردد الميكروويف ، وما إلى ذلك ، هي السيليكون والجرمانيوم.
الشكل 02: أشباه الموصلات - السيليكون
بعد عملية تعاطي المنشطات ، يزداد عدد حاملات الشحنة في التركيب البلوري بسرعة.يمكن أن يكون هناك ثقوب حرة أو إلكترونات حرة في أشباه الموصلات تساعد في التوصيل. إذا كانت المادة تحتوي على المزيد من الثقوب الحرة ، فإننا نسميها أشباه الموصلات من النوع "p" ، وإذا كانت هناك إلكترونات حرة ، فإنها تنتمي إلى "النوع n". أثناء عملية تعاطي المنشطات ، يمكننا إضافة مواد مثل العناصر الكيميائية الخماسية التكافؤ ، بما في ذلك الأنتيمون أو الفوسفور أو الزرنيخ أو الذرات ثلاثية التكافؤ مثل البورون والغاليوم والإنديوم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكننا زيادة موصلية أشباه الموصلات أيضًا عن طريق زيادة درجة الحرارة.
ما هو العازل؟
العوازل هي مواد لا يمكنها حمل تيار كهربائي يتدفق بحرية. وذلك لأن ذرات هذا النوع من المواد لها إلكترونات مرتبطة بإحكام بالذرات ولا يمكنها التحرك بسهولة. عند النظر في خاصية المقاومة ، تكون المقاومة عالية جدًا مقارنة بالموصلات وأشباه الموصلات. اللافلزات هي الأمثلة الأكثر شيوعًا للعوازل.
ومع ذلك ، لا توجد عوازل مثالية لأنها تحتوي على أعداد صغيرة من الشحنات المحمولة التي يمكن أن تحمل تيارًا كهربائيًا.بالإضافة إلى ذلك ، تميل جميع العوازل إلى أن تصبح موصلة للكهرباء عندما يكون هناك كمية كافية من الجهد المطبق على المادة ، والتي يمكن أن تمزق الإلكترونات بعيدًا عن الذرات. إنه جهد انهيار العازل.
هناك استخدامات مختلفة للعوازل ، بما في ذلك إنتاج المعدات الكهربائية لدعم وفصل الموصلات الكهربائية دون السماح للتيار بالتدفق من خلالها. علاوة على ذلك ، عادةً ما يتم استخدام طلاء مرن للعازل للأسلاك والكابلات الكهربائية لصنع الأسلاك المعزولة. هذا لأن الأسلاك التي يمكن أن تلامس بعضها البعض تنتج اتصالًا متقاطعًا ودوائر قصيرة ومخاطر حريق أيضًا.
ما هو الفرق بين الموصل أشباه الموصلات والعازل؟
الموصلات وأشباه الموصلات والعوازل هي ثلاث فئات يمكننا تصنيف أي مادة إليها حسب الموصلية الكهربائية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الموصلات شبه الموصلة والعازل في أن الموصلات تظهر موصلية كهربائية عالية وأن أشباه الموصلات تظهر موصلية وسيطة ، في حين أن العوازل تظهر موصلية لا تذكر.
يسرد الجدول التالي الاختلافات بين أشباه الموصلات والعازل للمقارنة جنبًا إلى جنب.
ملخص - موصل مقابل أشباه الموصلات مقابل عازل
الموصلات وأشباه الموصلات والعوازل هي ثلاث فئات يمكننا تصنيف أي مادة إليها حسب الموصلية الكهربائية. الفرق الرئيسي بين الموصل أشباه الموصلات والعازل هو أن الموصلات تظهر موصلية كهربائية عالية وأن أشباه الموصلات تظهر موصلية وسيطة ، في حين أن العوازل تظهر موصلية لا تذكر.
