부도체

부도체 (영어: Insulator)는 전기 전도성이 매우 낮아 전류가 잘 흐르지 않는 물질을 말한다. 절연체라고도 한다. 부도체 내의 전자는 원자핵에 강하게 속박되어 있어 자유롭게 움직이지 못하며, 전기장이 가해져도 전하의 이동이 매우 제한적이다.

특성

• 높은 전기 저항: 부도체는 전기 저항이 매우 높아 전류의 흐름을 효과적으로 차단한다. 옴의 법칙에 따라, 동일한 전압에서 부도체는 도체에 비해 훨씬 적은 전류를 흘린다.
• 높은 유전 강도: 부도체는 외부 전기장에 의해 파괴되지 않고 전기를 저장할 수 있는 능력이 높다. 이를 유전 강도라고 하며, 유전 강도 이상의 전기장이 가해지면 절연 파괴가 발생하여 부도체로서의 기능을 상실할 수 있다.
• 낮은 자유 전자 밀도: 부도체 내에는 전류를 운반할 수 있는 자유 전자의 수가 매우 적다.

주요 부도체 물질

• 고체: 유리, 도자기, 고무, 플라스틱, 나무, 운모, 다이아몬드 등
• 액체: 증류수, 기름 등
• 기체: 공기, 질소, 아르곤 등 (단, 기체는 특정 조건 하에서 플라즈마 상태로 변하여 전기가 통할 수 있다.)

활용

부도체는 전기 제품 및 장비에서 전기 회로를 절연하고, 감전 사고를 예방하며, 전력 손실을 줄이는 데 필수적으로 사용된다. 전선 피복, 전기 콘센트, 변압기, 회로 기판 등 다양한 분야에서 활용된다.

주의 사항

• 완벽한 부도체는 존재하지 않는다. 모든 물질은 극히 미량이라도 전류를 흐르게 할 수 있다.
• 온도, 습도, 불순물 등의 환경 요인에 따라 부도체의 절연 성능이 저하될 수 있다.
• 높은 전압이 가해질 경우 부도체도 절연 파괴되어 전류가 흐를 수 있다.