Sự khác biệt chính giữa chất bán dẫn dẫn điện và chất cách điện là chất dẫn điện cho thấy độ dẫn điện cao và chất bán dẫn cho thấy độ dẫn điện trung gian, trong khi chất cách điện cho thấy độ dẫn điện không đáng kể.
Chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất cách điện là ba loại mà chúng tôi có thể phân loại bất kỳ vật liệu nào tùy thuộc vào độ dẫn điện.
Dây dẫn là gì?
Vật dẫn điện hoặc vật dẫn điện là một vật thể trong kỹ thuật điện trong đó cho phép dòng điện tích theo một hoặc nhiều hướng. Nói cách khác, vật liệu dẫn điện có thể tự dẫn dòng điện chạy qua. Các chất dẫn điện phổ biến nhất là kim loại và các vật bằng kim loại. Trong những vật liệu này, dòng điện được tạo ra thông qua dòng chảy của các electron mang điện tích âm, các lỗ trống mang điện tích dương, và đôi khi do sự hiện diện của các ion âm và dương.
Quan trọng hơn, khi dòng điện chạy qua vật dẫn, hạt mang điện không cần thiết phải di chuyển từ nơi sản xuất dòng điện đến nơi xuất hiện dòng tiêu thụ. Ở đây, các hạt mang điện có xu hướng thúc đẩy hàng xóm của chúng một lượng năng lượng hữu hạn, và điều này xảy ra như một phản ứng dây chuyền giữa các hạt lân cận trong đó các hạt ở cuối chuỗi truyền năng lượng vào đối tượng tiêu thụ. Do đó, chúng tôi có thể quan sát chuyển động lượng chuỗi dài giữa các nhà cung cấp dịch vụ di động.
Hình 01: Dây dẫn điện
Khi xem xét hai sự kiện quan trọng về điện trở và độ dẫn điện liên quan đến một vật dẫn, điện trở phụ thuộc vào thành phần của vật liệu và kích thước của nó, trong khi độ dẫn điện phụ thuộc vào điện trở. Hơn nữa, nhiệt độ của vật dẫn cũng có ảnh hưởng lớn đến điều này. Không chỉ kim loại, mà còn có thể có các dạng chất dẫn điện khác, bao gồm chất điện phân, chất bán dẫn, chất siêu dẫn, trạng thái plasma và một số chất dẫn phi kim loại, bao gồm cả than chì.
Chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn là vật liệu có giá trị độ dẫn điện nằm giữa độ dẫn điện của chất dẫn điện và chất cách điện. Quan trọng hơn, điện trở suất của những vật liệu này có xu hướng giảm khi tăng nhiệt độ. Ngoài ra, chúng ta có thể thay đổi độ dẫn điện của chất bán dẫn bằng cách đưa các tạp chất (quá trình này được đặt tên là “pha tạp”) vào cấu trúc tinh thể của vật liệu. Do đó, chúng tôi có thể sử dụng những vật liệu này cho nhiều ứng dụng khác nhau với tầm quan trọng lớn.
Hai vùng có cấu trúc pha tạp khác nhau xảy ra trong cùng một cấu trúc tinh thể tạo ra một đường giao nhau bán dẫn. Các điểm nối này đóng vai trò là cơ sở cho hoạt động của các hạt mang điện tích trong điốt, bóng bán dẫn và các thiết bị điện tử hiện đại khác.
Một số ví dụ phổ biến về vật liệu bán dẫn bao gồm silicon, germani, gallium arsenide, và các nguyên tố kim loại. Các vật liệu phổ biến nhất đang được sử dụng để hình thành chất bán dẫn liên quan đến điốt laze, pin mặt trời. Các mạch tích hợp tần số vi sóng, v.v., là silicon và germani.
Hình 02: Chất bán dẫn - Silicon
Sau quá trình pha tạp, số lượng hạt tải điện trong cấu trúc tinh thể tăng lên nhanh chóng. Có thể có các lỗ trống hoặc các điện tử tự do trong chất bán dẫn giúp dẫn điện. Nếu vật liệu có nhiều lỗ trống tự do hơn, thì chúng ta gọi nó là chất bán dẫn “loại p”, và nếu có các electron tự do, thì nó thuộc “loại n”. Trong quá trình pha tạp, chúng tôi có thể thêm các vật liệu như các nguyên tố hóa học ngũ bội, bao gồm antimon, phốt pho hoặc asen, hoặc các nguyên tử hóa trị ba như bo, gali và indium. Ngoài ra, chúng ta có thể tăng độ dẫn điện của chất bán dẫn bằng cách tăng nhiệt độ.
Chất cách điện là gì?
Chất cách điện là vật liệu không thể mang dòng điện tự do. Điều này là do các nguyên tử của loại vật liệu này có các electron liên kết chặt chẽ với các nguyên tử và không thể dễ dàng di chuyển. Khi xét tính chất của điện trở suất, điện trở suất rất cao so với chất dẫn điện và chất bán dẫn. Phi kim là những ví dụ phổ biến nhất về chất cách điện.
Tuy nhiên, không có chất cách điện hoàn hảo vì chúng chứa một số lượng nhỏ các điện tích di động có thể mang dòng điện. Ngoài ra, tất cả các chất cách điện có xu hướng trở nên dẫn điện khi có một lượng điện áp đủ đặt vào vật liệu, có thể xé các điện tử ra khỏi nguyên tử. Nó là điện áp đánh thủng của chất cách điện.
Chất cách điện có những mục đích sử dụng khác nhau, bao gồm sản xuất thiết bị điện để hỗ trợ và tách các vật dẫn điện mà không cho phép dòng điện chạy qua chúng. Hơn nữa, một lớp phủ mềm dẻo của chất cách điện thường được sử dụng cho dây và cáp điện để làm dây cách điện. Điều này là do các dây có thể chạm vào nhau tạo ra kết nối chéo, đoản mạch và nguy cơ hỏa hoạn.
Sự khác biệt giữa Chất bán dẫn và Chất cách điện là gì?
Chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất cách điện là ba loại mà chúng ta có thể phân loại bất kỳ vật liệu nào tùy thuộc vào độ dẫn điện. Sự khác biệt chính giữa chất bán dẫn dẫn điện và chất cách điện là chất dẫn điện cho thấy độ dẫn điện cao và chất bán dẫn cho thấy độ dẫn điện trung gian, trong khi chất cách điện cho thấy độ dẫn điện không đáng kể.
Bảng sau liệt kê sự khác biệt giữa chất bán dẫn dẫn điện và chất cách điện để so sánh cạnh nhau.
Tóm tắt - Chất dẫn điện so với Chất bán dẫn và Chất cách điện
Chất dẫn điện, chất bán dẫn và chất cách điện là ba loại mà chúng ta có thể phân loại bất kỳ vật liệu nào tùy thuộc vào độ dẫn điện. Sự khác biệt chính giữa chất bán dẫn dẫn điện và chất cách điện là chất dẫn điện cho thấy độ dẫn điện cao và chất bán dẫn cho thấy độ dẫn điện trung gian, trong khi chất cách điện cho thấy độ dẫn điện không đáng kể.
