Izolator elektryczny

Izolator elektryczny na podstawie teorii pasmowej przewodnictwa.

Idealny izolator jest materiałem, który nie przewodzi prądu elektrycznego, oznacza to, że posiada on nieskończoną rezystancję → R=∞ oraz zerową konduktancję → G=0. W rzeczywistości materiały izolacyjne traktujemy jako idealne izolatory w pewnych wyidealizowanych przypadkach. Na podstawie pasomwej teorii przewodnictwa dla izolatorów rozróżnia się trzy pasma: walencyjne, zabronione i przewodnictwa. Zasadniczą różnicą między izolatorem a półprzewodnikiem jest szerokość pasma zabronionego. Izolator posiada dużo szersze pasmo zabronione niż półprzewodnik. W rzeczywistości istnieje zjawisko tunelowania, które tłumaczone jest poprzez mechanikę kwantową. Zjawiskiem tunelowania tłumaczy się przejścia elektronów poprzez pasmo zabronione, pomimo posiadanie przez nie energii mniejszej niż wynika to z teorii klasycznej. Tłumacząc bardzo skrótowo możliwe mechanika kwantowa daje wyniki o istnieniu niezerowego prawdopodobieństwa znalezienia się elektronu poza pasmem zabronionym, pomimo posiada przez niego energii niewystarczającej do pokonania pasma zabronionego. Wyniki te są zgodne z doświadczeniem.

Rzeczywiste izolatory przewodzą prąd elektryczny, jest to jednak bardzo mały lub wręcz nawet prąd elektryczny o znikomej wartości. Izolatory znajdują bardzo szerokie zastosowanie w praktyce, jednak każdy izolator posiada swoje ograniczenia, którym głownie jest napięcie przebicia. Izolatory jak sama nazwa wskazuje służą do izolowania w celu odseparowania przewodnika do otoczenia. Celem izolacji jest zarówno uniknięcie prądu upływu jak/i z względów bezpieczeństwa, w celu uniknięcia ryzyka porażenia prądem elektrycznym.