ความแตกต่างระหว่างฉนวนและเซมิคอนดักเตอร์ (พร้อมตาราง)

เราทุกคนใช้ฉนวนไฟฟ้าตั้งแต่ขอทานไปจนถึงการเคลือบท่อใต้ดิน ในทางกลับกัน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และมีประโยชน์อย่างมากในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ของเรา

ฉนวน vs เซมิคอนดักเตอร์

ความแตกต่างระหว่างฉนวนและเซมิคอนดักเตอร์คืออัตราการนำไฟฟ้าแตกต่างกัน มีช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างแถบวาเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้าในฉนวนซึ่งป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนอิสระนำไฟฟ้า ในอีกด้านหนึ่ง เซมิคอนดักเตอร์มี bandgap น้อยกว่าเมื่อเทียบกับฉนวนซึ่งสามารถเอาชนะได้ด้วยอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง

ฉนวน เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ไม่ดี ความต้านทานสูงมากเนื่องจากไฟฟ้าไม่สามารถผ่านได้ ส่วนใหญ่จะใช้ในฉนวนสายนำไฟฟ้า เป็นแนวกั้นระหว่างตัวนำทั้งสองเพื่อป้องกันการลัดวงจรและอุบัติเหตุ วัสดุฉนวนทั่วไปบางชนิด เช่น กระดาษ ไม้ พลาสติกยาง เป็นต้น

เซมิคอนดักเตอร์ มีระดับการนำไฟฟ้าปานกลาง ความต้านทานไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเพิ่มสิ่งสกปรกเข้าไป กระบวนการนี้เรียกว่ายาสลบ การเติมสิ่งเจือปนเล็กน้อยสามารถนำไปสู่ความแตกต่างอย่างมากในการนำ เซมิคอนดักเตอร์สามารถบริสุทธิ์ได้ เช่น เจอร์เมเนียมและซิลิกอน หรือสามารถเป็นสารประกอบ เช่น แกลเลียม อาร์เซไนด์ หรือแคดเมียม ซีลีไนด์

ตารางเปรียบเทียบระหว่างฉนวนและสารกึ่งตัวนำ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ฉนวน	เซมิคอนดักเตอร์
การนำไฟฟ้า	< 10 -13 mho/m	ระหว่าง 10 -7 ถึง 10 -13 mho/m
ผู้ให้บริการชาร์จส่วนใหญ่	ไม่มีการนำเนื่องจากไม่มีผู้ให้บริการ	การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรู
จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน	เปลือกความจุของพวกมันสมบูรณ์เช่น 8 อิเล็กตรอน	มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัวอยู่ในเปลือกนอกสุด
Bandgap	มีช่องว่างขนาดใหญ่ของ 6eV -10eV	มี bandgap เท่ากับ 1.1eV
วงวาเลนซ์	เต็มแล้ว	ว่างเปล่าบางส่วน
วงดนตรีนำ	ว่างเปล่า	เติมบางส่วน
ศูนย์สัมบูรณ์	ความต้านทานเพิ่มขึ้น	กลายเป็นฉนวน
ความต้านทาน	สูง	ปานกลาง
ตัวอย่าง	ยาง พลาสติก กระดาษ ฯลฯ	ซิลิคอน เจอร์เมเนียม แกลเลียม อาร์เซไนด์
แอปพลิเคชั่น	เครื่องใช้ในบ้าน เคลือบสายไฟ ฯลฯ	วงจรรวม ไดโอด ตัวต้านทาน ฯลฯ

ฉนวนคืออะไร?

วัสดุที่เป็นตัวนำความร้อนหรือไฟฟ้าที่ต่ำมากเรียกว่าฉนวน ระดับการนำไฟฟ้าต่ำมาก การนำไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของกระแสที่ไหลผ่านได้ง่าย ฉนวนมีแถบวาเลนซ์ที่สมบูรณ์ของอิเล็กตรอน 8 ตัว เป็นผลให้ไม่มีผู้ให้บริการอิสระในการนำไฟฟ้า

ตามทฤษฎีของวงดนตรี มีช่องว่างขนาดใหญ่ตั้งแต่ 6eV ถึง 10eV ที่ไม่อนุญาตให้อิเล็กตรอนกระโดดจากแถบเวเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า พวกมันมีแถบเวเลนซ์เต็มและแถบการนำไฟฟ้าที่ว่างเปล่า พวกมันมีความต้านทานสูงมากเพราะไม่มีกระแสไหลผ่านได้ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของฉนวนจะลดลง อุณหภูมิทำให้พันธะโควาเลนต์หายไปและเพิ่มจำนวนพาหะในตัว

ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ ความต้านทานของฉนวนจะเพิ่มขึ้น ฉนวนไฟฟ้ามีหลายประเภท เช่น ฉนวนกันเสียง ฉนวนความร้อน และฉนวนไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานของวัสดุ ฉนวนพินเป็นฉนวนตัวแรกที่ใช้ สูญญากาศยังเป็นฉนวน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าไม่มีผู้ให้บริการที่นั่น ตัวอย่างของฉนวน ได้แก่ ยาง พลาสติก เป็นต้น

เซมิคอนดักเตอร์คืออะไร?

วัสดุที่มีระดับการนำไฟฟ้าอยู่ตรงกลางระหว่างตัวนำและฉนวนเรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ ระดับของการนำไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเพิ่มสิ่งเจือปนจำนวนเล็กน้อยลงในผลึกเซมิคอนดักเตอร์ มีผลึกเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์ เช่น ซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียม เช่นเดียวกับสารกึ่งตัวนำแบบผสม เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์หรือแคดเมียมซีลีไนด์

เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่มีสองประเภทที่มีการใช้งานขนาดใหญ่ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ พวกมันคือเซมิคอนดักเตอร์ภายใน (Si และ Ge) และเซมิคอนดักเตอร์ภายนอก (n-type และ p-type) เซมิคอนดักเตอร์ภายนอกชนิด n เกิดขึ้นจากการเพิ่มองค์ประกอบกลุ่ม III ใน Si หรือ Ge บริสุทธิ์ สิ่งเจือปนเหล่านี้เรียกว่าผู้บริจาค เซมิคอนดักเตอร์ภายนอกชนิด p เกิดขึ้นจากการเพิ่มองค์ประกอบกลุ่ม V ใน Si หรือ Ge บริสุทธิ์ สิ่งเจือปนเหล่านี้เรียกว่าตัวรับ

พวกมันมีตัวพาทั้งสองประเภทในตัวพวกมันซึ่งเป็นกระแสไฟฟ้าดำเนินการทั้งโดยรูและอิเล็กตรอน ค่าการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่าง 10^-7 ถึง 10^-13 โม/ม. พวกมันมีช่องว่างแถบพลังงานปานกลางที่ปกคลุมด้วยอิเล็กตรอนเพื่อเคลื่อนไปยังแถบการนำไฟฟ้า วงวาเลนซ์ของพวกมันเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน 4 ตัวบางส่วน พวกมันมีพันธะประเภทโควาเลนต์

ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ พวกมันสูญเสียคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและเปลี่ยนเป็นฉนวนอย่างสมบูรณ์ มีขนาดกะทัดรัด มีอายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนต่ำ ทำให้เป็นที่ต้องการอย่างมากในเทคโนโลยีสมัยใหม่ เซมิคอนดักเตอร์มีการใช้งานอย่างมากในการผลิตไดโอด ทรานซิสเตอร์ MOSFET ฯลฯ

ความแตกต่างหลักระหว่างฉนวนและเซมิคอนดักเตอร์

บทสรุป

ทั้งฉนวนและเซมิคอนดักเตอร์มีผลกระทบอย่างมากต่อชีวิตประจำวันของเรา ความแตกต่างของคุณสมบัติทำให้มีประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ของชีวิต ลูกถ้วยไฟฟ้าใช้ในการแยกกระแสความร้อน ไฟฟ้า หรือเสียงจากการไหลตามปกติในการนำไฟฟ้า เซมิคอนดักเตอร์ต่ำและกะทัดรัดและมีประโยชน์ในการสร้างองค์ประกอบวงจรขนาดเล็กและมีอายุการใช้งานยาวนาน

อ้างอิง