İzolatörler, kanatlardan tutun da yer altı boru kaplamalarına kadar hepimiz tarafından her gün kullanılmaktadır. Öte yandan, yarı iletken malzemeler ağırlıklı olarak elektronik cihazlarda kullanılmaktadır ve elektronik endüstrimizde büyük kullanım alanına sahiptir.
izolatör vs yarı iletken
Yalıtkanlar ve yarı iletkenler arasındaki fark, iletkenlik oranlarının içlerinde farklı olmasıdır. Yalıtkandaki valans bandı ile iletim bandı arasında, serbest elektronların elektriği iletmesini engelleyen büyük bir boşluk vardır. Öte yandan, yarı iletkenler, yüksek enerjili elektronların üstesinden gelebilecek yalıtkanlara kıyasla daha az bant aralığına sahiptir.
izolatörler ısı ve elektriği kötü iletirler. Elektriğin içlerinden geçemediği için dirençleri çok yüksektir. Esas olarak yalıtkan iletken tellerde kullanılırlar. Kısa devreyi ve kazaları önlemek için iki iletken gövde arasında bir bariyer oluştururlar. Bazı yaygın yalıtım malzemeleri kağıt, ahşap, kauçuk plastik vb.
yarı iletkenler orta düzeyde bir iletkenlik düzeyine sahiptir. Elektriğe karşı dirençleri, içine safsızlıklar eklenerek değiştirilebilir. Bu işleme doping denir. Az miktarda ilave kirlilik, iletimde büyük miktarda farklılığa yol açabilir. Yarı iletkenler, germanyum ve silikon gibi saf olabilir veya galyum arsenit veya kadmiyum selenit gibi bileşikler olabilir.
İzolatör ve Yarı İletken Arasındaki Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma parametreleri | Yalıtkan | yarı iletken |
| İletkenlik | < 10 -13 mho/m | 10 arasında -7 10'a kadar -13 mho/m |
| Çoğunluk ücreti taşıyıcıları | Taşıyıcıların olmaması nedeniyle iletim yok | Elektronların ve deliklerin hareketi |
| Değerlik elektronlarının sayısı | Değerlik kabukları tamamlandı, yani 8 elektron | En dış kabukta 4 değerlik elektronu vardır. |
| bant aralığı | 6eV -10eV'lik büyük bir bant aralığı var | 1.1eV'lik bir bant aralığı var |
| değerlik bandı | Dolu | kısmen boş |
| İletim bandı | Boş | Kısmen doldurulmuş |
| Tamamen sıfır | Direnç artar | Bir yalıtkana dönüştürün |
| özdirenç | Yüksek | Ilıman |
| Örnek | Kauçuk, plastik, kağıt vb. | Silikon, germanyum, galyum arsenit |
| Uygulamalar | Ev aletleri, kablo tellerinin kaplanması vb. | Entegre devreler, diyotlar, dirençler vb. |
İzolatör Nedir?
Çok zayıf bir ısı veya elektrik iletkeni olan bir malzemeye yalıtkan denir. İletkenlik düzeyi çok düşüktür. İletim, içinden geçen akımın kolay akışının özelliğidir. Yalıtkanlar, içlerinde 8 elektrondan oluşan tam bir değerlik bandına sahiptir. Sonuç olarak, elektriği iletmek için ücretsiz taşıyıcılar yoktur.
Bant teorisine göre, elektronların değerlik bandından iletim bandına atlamalarına izin vermeyen 6eV ila 10eV arasında büyük bir bant aralığı vardır. Dolu bir değerlik bandına ve boş bir iletim bandına sahiptirler. İçlerinden akım geçemeyeceği için çok yüksek dirence sahiptirler. Artan sıcaklıkta, bir yalıtkanın direnci azalır. Sıcaklık, içlerinde bulunan kovalent bağların kaybolmasına neden olur ve içlerindeki taşıyıcıların sayısını arttırır.
Mutlak sıfır sıcaklığında yalıtkanın direnci artar. Malzemenin kullanım alanına göre ses yalıtkanları, ısı yalıtkanları, elektrik yalıtkanları gibi birçok yalıtkan türü vardır. Pim izolatörleri kullanılan ilk izolatörlerdir. Vakum aynı zamanda bir yalıtkandır. Bu, orada taşıyıcıların olmaması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. İzolatörlerin bazı örnekleri kauçuk, plastik vb.
Yarı iletken nedir?
İletken ve yalıtkan arasında iletkenlik düzeyi orta düzeyde olan bir malzeme yarı iletken olarak bilinir. Yarı iletken kristale az miktarda safsızlık eklenerek iletkenlik seviyesi değiştirilebilir. Silikon veya germanyum gibi saf yarı iletken kristallerin yanı sıra galyum arsenit veya kadmiyum selenit gibi bileşik yarı iletkenler vardır.
Modern elektronik endüstrilerinde büyük uygulamalara sahip iki tür yarı iletken vardır. Bunlar, içsel yarı iletken (Si ve Ge) ve dışsal yarı iletkendir (n-tipi ve p-tipi). n-tipi dış yarı iletken, saf Si veya Ge'deki grup III elemanlarının eklenmesiyle oluşturulur. Bu safsızlıklara donör denir. P-tipi dış yarı iletken, saf Si veya Ge'deki grup V elemanlarının eklenmesiyle oluşturulur. Bu safsızlıklar alıcılar olarak bilinir.
İçlerinde elektriğin hem delikler hem de elektronlar tarafından iletildiği her iki tür taşıyıcı vardır. İletkenlikleri 10 arasındadır.-7 10'a kadar-13 mho/m. İletim bandına geçmek için elektronlarla kaplı orta derecede bir enerji bandı aralığına sahiptirler. Değerlik bantları kısmen 4 elektronla doludur. Kovalent tipte bir bağa sahiptirler.
Mutlak sıfır sıcaklıkta iletkenlik özelliklerini kaybederek tamamen yalıtkanlara dönüşürler. Çok kompakttırlar, uzun ömürlü bir uygulamaya sahiptirler ve modern teknolojilerde çok talep gören düşük maliyetlidirler. Yarı iletkenler, diyotlar, transistörler MOSFET, vb. yapımında büyük bir uygulamaya sahiptir.
Yalıtkan ve Yarı İletken Arasındaki Temel Farklılıklar
Çözüm
Hem yalıtkanların hem de yarı iletkenlerin günlük yaşamımız üzerinde büyük bir etkisi vardır. Özelliklerindeki farklılıklar onları hayatın farklı alanlarında faydalı kılar. Yalıtkanlar, iletimdeki normal akışından ısı, elektrik veya ses akışını kesmek için kullanılır. Yarı iletkenler düşük ve kompakttır ve küçük devre elemanları yapmak için kullanışlıdır ve ayrıca uzun bir çalışma ömrüne sahiptir.
