今回は、「導体と半導体と絶縁体の違い」についての説明です。
１．初めに
身の回りには様々な物質が存在し、物質が何で構成されているのかによって電流の流れやすさが異なります。
銅のような金属には電流が流れやすいですし、ゴムには電流が流れにくいという具合ですね。
ワン○ースで○フィが『ゴムだから雷は効かん！』とか言って○ネルをボコっていたので、子供でもなんとなく知っている人は多いかと思います。
まあ、ゴムには電流が流れないわけではないですし、雷が当たったら熱を処理し切れずに焼き切れますけどね(笑)
物質には電流の流れやすさ/流れにくさが存在するわけですが、その程度によって導体・半導体・絶縁体の何れかに分類されます。
今回は、そんな導体と半導体と絶縁体の違いについて簡単に解説していきます。
２．導体とは？
導体[conductor]とは、電気を通しやすい物質のことです。
鉄・銅・アルミニウムのような金属は導体ですし、人体も簡単に感電することからわかる通り導体です。
電子の移動=電流の流れなので、物質内を電子が移動しやすい状態にあるのが導体と言えます。
物質には抵抗値というものがあります。
抵抗値が高いほど電流が流れにくく、抵抗値が低いほど電流は流れやすくなります。
電気の基本中の基本ですね。
この抵抗値は、抵抗率という電流の通しにくさを表す定数に物質の長さをかけて断面積で割ることで計算が可能です。
この抵抗率が大体10-6[Ω・m]以下の物質が導体と呼ばれています。
この抵抗率の程度により、物質は導体・半導体・絶縁体の何れかに分類されます。
３．半導体とは？
半導体[semiconductor]とは、電気を通しやすい物質である導体と電気を通しにくい物質である絶縁体の中間の特性を持つ物質のことです。
トランジスタやダイオードと言ったIC(集積回路)などに使用されていて、これらの半導体製品自体を一般的に半導体と呼ぶこともあります。
前述の通り、導体・半導体・絶縁体は抵抗率により分類されます。
この抵抗率が大体10-6～107[Ω・m]程度に収まっている物質が半導体と呼ばれています。
ちなみに、半導体には温度が上昇すると抵抗率が急激に下がるという特徴があります。
半導体については別途解説しているので、以下の記事も参考にしてみてください。
４．絶縁体とは？
絶縁体[insulator]とは、電気を通しにくい物質のことです。
電気を通さないと説明されていることがありますが、厳密には“通しにくい”です。
ガラスやゴムや空気などが該当します。
電子の移動=電流の流れなので、物質内を電子が移動しにくい状態にあるのが絶縁体と言えます。
前述の通り、導体・半導体・絶縁体は抵抗率により分類されます。
この抵抗率が大体107[Ω・m]以上の物質が絶縁体と呼ばれています。
大きな抵抗値ではありますが、高電圧を与えれば電流が流れることには変わりがないので、“電気を通しにくい”と言うのが正しいわけです。
５．導体と半導体と絶縁体の違い
導体と半導体と絶縁体の違いは何となく理解してくれたかとは思います。
結局は、どの程度電流が流れやすいか・抵抗率がどの程度に収まっているのかという違いしか無いんです。
本記事では抵抗率によって大体の境目を記述していますが、実際この境目は曖昧で、検索して出てきたWebページによって値は前後します。
精々目安程度に考えてください。
以上、「導体と半導体と絶縁体の違い」についての説明でした。
