Pooljuhid vs ülijuhid: erinevus ja võrdlus

Võtme tagasivõtmine

1. Pooljuhtidel on mõõdukas elektrijuhtivus, samas kui ülijuhtidel on nulltakistus elektrivoolu voolule alla kriitilise temperatuuri.
2. Ülijuhid demonstreerivad Meissneri efekti, tõrjudes magnetväljad oma sisemusest välja ja ilmutades täiuslikku diamagnetismi, samas kui pooljuhtidel seda käitumist ei esine.
3. Pooljuhte kasutatakse laialdaselt elektroonikas ja infotehnoloogias, samas kui ülijuhid leiavad rakendust sellistes valdkondades nagu MRI-seadmed, osakeste kiirendid, kiirrongid ja ülijuhtivad kvantarvutused.

Mis on pooljuhid?

Pooljuhid on materjalid, mille elektrijuhtivus on juhi ja isolaatori vahel. Need on valmistatud sellistest materjalidest nagu räni või germaanium, mis on legeeritud lisanditega, et kontrollida nende elektrilisi omadusi.

Pooljuhid on elektroonikaseadmete, näiteks transistorite, dioodide ja integraallülituste jaoks hädavajalikud. Neid kasutatakse erinevates rakendustes, sealhulgas arvutites, nutitelefonides, televiisorites, meditsiiniseadmetes ja muudes elektroonikaseadmetes.

Pooljuhtide omadused on sellised, et nendega saab manipuleerida, et kontrollida elektronide voolu läbi nende. See muudab need kaasaegse elektroonika võtmekomponendiks, kuna nad suudavad vahetada ja võimendada elektroonilisi signaale ning salvestada ja töödelda digitaalset teavet.

Pooljuhid on elektroonikatööstuses revolutsiooniliselt muutnud, võimaldades luua väiksemaid, kiiremaid ja tõhusamaid seadmeid. Mitme pooljuhtseadme integraallülituse väljatöötamine ühel kiibil oli elektroonika ajaloos oluline verstapost. See sillutas teed kaasaegsete arvutite ja muude elektroonikaseadmete arendamisele.

Mis on ülijuhid?

Ülijuhid on materjalid, mille elektritakistus on nulli, kui need jahutatakse äärmiselt madalale temperatuurile, alla kriitilise temperatuuri (Tc). Teisisõnu võimaldavad need elektrivoolu voolamist ilma energiakadudeta, erinevalt tavalistest juhtmetest, mis hajutavad energiat soojusena.

Ülijuhid avastati esmakordselt 1911. aastal ning sellest ajast alates on neid põhjalikult uuritud ja erinevate rakenduste jaoks välja töötatud. Kõige tavalisemad ülijuhtivad materjalid on metallid nagu vask, alumiinium ja nioobium ning sulamid nagu magneesiumdiboriid. Ülijuhid võimaldavad elektrivoolu voolamist ilma energiakadudeta, muutes need energia edastamiseks ja salvestamiseks väga tõhusaks.

Superconductors expel magnetic fields from their interiors, which makes them useful for shielding against magnetic interference. Superconducting devices can operate at extremely high speeds and consume very little power, making them ideal for digital signal processing and quantum computing applications.

Erinevus pooljuhtide ja ülijuhtide vahel

1. Pooljuhtidel on elektrijuhtivus juhi ja isolaatori vahel, ülijuhtide elektritakistus on nullist alla teatud kriitilise temperatuuri.
2. Pooljuhid töötavad tõhusalt toatemperatuuril, samas kui ülijuhid vajavad ülijuhtivuse säilitamiseks äärmiselt madalat temperatuuri.
3. Ülijuhid võimaldavad elektrivoolu voolamist nulltakistusega, muutes need energia edastamiseks ja salvestamiseks väga tõhusaks. Samal ajal on pooljuhtidel teatav takistus ja need on energiakadude osas vähem tõhusad.
4. Pooljuhte kasutatakse laialdaselt elektroonikaseadmetes, nagu arvutid, televiisorid ja meditsiiniseadmed, samas kui ülijuhte kasutatakse sellistes rakendustes nagu jõuülekanne, magnetlevitatsioon ja kvantarvuti.
5. Pooljuhid on valmistatud ränist ja germaaniumist, mis on legeeritud lisanditega, et kontrollida nende elektrilisi omadusi. Seevastu ülijuhid on valmistatud metallidest nagu vask ja sulamitest nagu magneesiumdiboriid, millel on ainulaadsed omadused, mis võimaldavad nulli elektritakistust.

Pooljuhtide ja ülijuhtide võrdlus

Võrdlusparameetrid	Pooljuhid	Ülijuhid
Elektrijuhtivus	Juhi ja isolaatori oma vahel	Null elektritakistus alla kriitilise temperatuuri
Temperatuuri nõuded	Töötage tõhusalt toatemperatuuril	Ülijuhtiva oleku säilitamiseks on vaja väga madalaid temperatuure
Energiatõhusus	Teatud takistus ja energiakadude osas vähem tõhus	Väga tõhus jõuülekandeks ja salvestamiseks
Rakendused	Kasutatakse laialdaselt elektroonikaseadmetes	Kasutatakse jõuülekandeks, magnetlevitatsiooniks ja kvantarvutuseks
Materjaliomadused	Tavaliselt valmistatud sellistest materjalidest nagu räni ja germaanium	Tavaliselt valmistatud ainulaadsete omadustega metallidest ja sulamitest

viited

1. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed074p1090
2. https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.36.211

Viimati värskendatud: 14. oktoober 2023