Чем отличаются проводники от полупроводников
Содержание
Проводники — это материалы (обычно металлы), хорошо пропускающие электрический ток. Вещества, которые его не пропускают, называют изоляторами или диэлектриками. Отличием полупроводников является то, что они могут вести себя как проводники или изоляторы, в зависимости от внешних условий.
Что такое проводники
Это материалы, которые позволяют свободно перемещаться электронам, поэтому на их основе создают электрические цепи. В проводниках высокая плотность свободно перемещающихся носителей зарядов, соответственно их электрическое сопротивление мало.
Все материалы или элементы, позволяющие движущимся электрическим зарядам свободно протекать через них, называются проводниками. Чтобы электроны могли перемещаться по проводящим материалам, они должны быть подключены к источнику напряжения. К проводникам относятся металлы, растворы кислот, щелочей и солей (электролиты).
Что такое полупроводники
Как мы уже выяснили, электрический ток проходит через проводники беспрепятственно, а вот полупроводники в зависимости от характеристик среды, в которой они находятся, могут пропускать ток так же хорошо, как и проводники или же выполнять функции изоляторов. Электрическое или магнитное поле, радиация, давление и температура окружающей среды — вот некоторые из факторов, определяющих поведение полупроводника.
Все материалы, содержащие четыре электрона на последнем электронном уровне, как правило, являются полупроводниками и используются в основном в качестве элементов электронных схем (полупроводниковые диоды, транзисторы, интегральные схемы, фотоэлементы, термоэлементы и пр.).
Основные отличия
Проводники отличаются от полупроводников величиной удельного сопротивления, типом химической связи, зонной диаграммой.
Еще одним отличием является разный механизм возникновения тока. В металлах присутствует много свободных электронов. Когда они под действием внешнего электрополя начинают двигаться однонаправлено, появляется электрический ток.
В полупроводниках каждый валентный электрон принадлежит 2-м атомам. Когда материал нагревается, у некоторых электронов появляется столько энергии, что они разрывают свою связь с атомами. Вследствие этого в кристалле возникают свободные электроны, а на их месте появляются дырки, в которые могут перемещаться электроны из соседних атомов, но тогда дырки образуются на их месте.
Дырки похожи на частицы с положительным зарядом. Под воздействием электрополя электроны и дырки начинают перемещаться упорядоченно, поэтому ток в полупроводнике имеет электронно-дырочную природу.
Чтобы понять, чем отличаются проводники от так называемых полупроводников, следует обратить внимание и на такое свойство последних, как способность пропускать электроток только в одном направлении.
Повышение температуры и применение примесей способствует увеличению электропроводимости полупроводников, а что касается проводников, то при таких условиях их проводимость снижается.
Сферы применения
К металлам, наиболее часто используемым в качестве проводников, относятся медь, золото, серебро, алюминий и сталь. Среди них наиболее распространена медь, поскольку она относительно недорога и достаточно хороша для выполнения своей функции, так же как и алюминий, на основе того, что разница в проводимости между медью и алюминием невелика. Золото и серебро самые лучшие токопроводящие металлы, однако они используются редко вследствие своей высокой стоимости.
В большинстве электроприборов для проведения электричества используются одножильные или многожильные медные провода. Поперечное сечение проводов выбирается в зависимости от мощности устройства, с расчетом на то, чтобы провода не перегревались и не перегорали. Провода обычно покрыты изоляционным материалом, таким как резина или ПВХ (поливинилхлорид).
Полупроводниковые материалы в чистом виде обычно не используются в повседневной жизни. Однако, будучи модифицированными, они могут применяться при производстве электронных устройств, используемых для управления электрическими системами и оборудованием. Полупроводники находят применение при производстве всевозможных микросхем, которыми оснащаются электронные устройства, например, центральные и графические процессоры, используемые в смартфонах, мобильных телефонах, ноутбуках, офисных компьютерах, планшетах, игровых консолях, умных колонках.
Из полупроводников наиболее часто используют германий и кремний. Применяются также бор, углерод, германий, селен, сера, сурьма, теллур, йод и такие сложные соединения, как арсениды, сульфиды, теллуриды, карбиды. Для изменения величины и типа проводимости в исходный материал вводят легирующие примеси, например, фосфор, мышьяк, алюминий.
Загрузка...
