Різниця між напівпровідниками і провідниками

Різниця між напівпровідниками і провідниками

Багато хімічні елементи є напівпровідниками і провідниками. У чому особливості тих і інших? Чим відрізняються напівпровідники від провідників?

Зміст статті

  • Що являють собою напівпровідники?
  • Що являють собою провідники?
  • Порівняння
  • Таблиця

Що являють собою напівпровідники?

Під напівпровідниками розуміються хімічні елементи, що володіють обмеженою здатністю передавати електричний струм. Це обумовлено невеликою кількістю вільних електронів, що формуються в їх структурі при підключенні електродів.

Типовими напівпровідниками вважаються такі хімічні елементи, як кремній - відноситься, зокрема, до 4-ї групи речовин по періодичній системі Д. І. Менделєєва. На зовнішній оболонці кремнію розташовується 4 електрона, що класифікуються як валентні. До іншим чистим напівпровідників можна віднести, наприклад, германій.

Одна з головних характеристик напівпровідників - питомий опір. Воно може знаходитися в інтервалі від 10 до 4 до 10 в мінус 5 ступеня Ом на метр. Для того щоб знизити питомий опір розглянутих елементів, в їх склад можуть бути включені легирующие домішки. Такі як, наприклад, бор і миш'як.

Якщо легування напівпровідників здійснюється за допомогою елементів 3-ї групи по таблиці Менделєєва (зокрема, при використанні бору), то напівпровідник буде класифікований як відноситься до p-типу.У елементів 3-ї групи в оболонці присутній 3 електрона. Це означає, що в структурі кристала легованого напівпровідника через відсутнього електрона утворюються "дірки", які при підключенні струму починають рух в зворотному напрямку щодо позитивного контакту (до якого, в свою чергу, прагнуть електрони).

Якщо легування напівпровідників здійснюється за допомогою елементів 5-ї групи (наприклад, при використанні миш'яку), то провідник буде ставитися до n-типу. У елементів 5-ї групи на зовнішній оболонці розташовується 5 електронів. Тому при легуванні напівпровідника частина з них звільняється, внаслідок чого елемент набуває провідність.

Можна відзначити, що прикордонна область, розташована між напівпровідниками p-типу і n-типу, має властивість проводити струм лише при підключенні електродів в певному положенні. Завдяки даній особливості функціонують різні електронні компоненти, в складі яких використовуються напівпровідникові речовини, - діоди, транзистори.

Ще одна примітна властивість розглянутих елементів - посилення провідності зі збільшенням температури.

до змісту ↑

Що являють собою провідники?

Під провідниками розуміються хімічні елементи, в яких є електрони, здатні відділятися від одного ядра і переміщатися до іншого при підключенні струму. Як правило, це метали. Добрими провідниками вважаються мідь, алюміній.

Чим чистіше метал - тим більшу провідність він володіє. Домішки знижують дане властивість. При нагріванні металів їх провідність знижується - в той час як у напівпровідників, як ми зазначили вище, збільшується.

до змісту ↑

Порівняння

Головна відмінність напівпровідників від провідників полягає в невеликій кількості утворюються при підключенні струму вільних електронів в структурі перших (які, в свою чергу, з'являються в більшій кількості поряд з "дірками" при легуванні або ж в процесі нагрівання) і високому рівні електричного опору відповідних елементів. А ось провідники мають безліч вільних електронів і характеризуються невисоким опором. При нагріванні перших елементів їх опір знижується, при тепловій дії на провідники - збільшується.

Визначивши, в чому різниця між напівпровідниками і провідниками, зафіксуємо висновки в таблиці.

до змісту ↑

Таблиця

Напівпровідники Провідники
Чисті напівпровідники при підключенні струму вивільняють в звичайних умовах трохи електронів Чисті провідники в звичайних умовах при підключенні струму вивільняють багато вільних електронів
збільшують провідність при нагріванні Зменшують провідність при нагріванні
Приклади напівпровідників - германій, кремній Чистими провідниками є головним чином метали