Semi-conducteurs vs supraconducteurs : différence et comparaison

Faits marquants

1. Les semi-conducteurs ont une conductivité électrique modérée, tandis que les supraconducteurs présentent une résistance nulle au flux de courant électrique en dessous d'une température critique.
2. Les supraconducteurs présentent l'effet Meissner, expulsant les champs magnétiques de leur intérieur et présentant un diamagnétisme parfait, alors que les semi-conducteurs ne présentent pas ce comportement.
3. Les semi-conducteurs sont largement utilisés dans l'électronique et les technologies de l'information, tandis que les supraconducteurs trouvent des applications dans des domaines tels que les appareils IRM, les accélérateurs de particules, les trains à grande vitesse et l'informatique quantique supraconductrice.

Que sont les semi-conducteurs ?

Les semi-conducteurs sont des matériaux dont la conductivité électrique se situe entre celle d'un conducteur et celle d'un isolant. Ils sont constitués de matériaux comme le silicium ou le germanium, dopés avec des impuretés pour contrôler leurs propriétés électriques.

Les semi-conducteurs sont essentiels aux dispositifs électroniques tels que les transistors, les diodes et les circuits intégrés. Ils sont utilisés dans diverses applications, notamment les ordinateurs, les smartphones, les téléviseurs, les équipements médicaux et autres appareils électroniques.

Les propriétés des semi-conducteurs sont telles qu'ils peuvent être manipulés pour contrôler le flux d'électrons à travers eux. Cela en fait un composant clé de l'électronique moderne, car ils peuvent commuter et amplifier des signaux électroniques et stocker et traiter des informations numériques.

Les semi-conducteurs ont révolutionné l'industrie électronique, permettant de créer des dispositifs plus petits, plus rapides et plus efficaces. Le développement du circuit intégré de plusieurs dispositifs semi-conducteurs sur une seule puce a été une étape majeure dans l'histoire de l'électronique. Il a ouvert la voie au développement d'ordinateurs modernes et d'autres appareils électroniques.

Que sont les supraconducteurs ?

Les supraconducteurs sont des matériaux dont la résistance électrique est nulle lorsqu'ils sont refroidis à des températures extrêmement basses, inférieures à une température critique (Tc). Autrement dit, ils permettent la circulation du courant électrique sans perte d’énergie, contrairement aux conducteurs classiques qui dissipent l’énergie sous forme de chaleur.

Les supraconducteurs ont été découverts pour la première fois en 1911, et depuis lors, ils ont été largement étudiés et développés pour diverses applications. Les matériaux supraconducteurs les plus courants sont des métaux tels que le cuivre, l'aluminium et le niobium et des alliages comme le diborure de magnésium. Les supraconducteurs permettent la circulation du courant électrique sans perte d'énergie, ce qui les rend très efficaces pour la transmission et le stockage de l'énergie.

Les supraconducteurs expulsent les champs magnétiques de leur intérieur, ce qui les rend utiles pour se protéger contre les interférences magnétiques. Les dispositifs supraconducteurs peuvent fonctionner à des vitesses extrêmement élevées et consommer très peu d'énergie, ce qui les rend idéaux pour le traitement numérique du signal et les applications d'informatique quantique.

Différence entre les semi-conducteurs et les supraconducteurs

1. Les semi-conducteurs ont une conductivité électrique entre un conducteur et un isolant, tandis que les supraconducteurs ont une résistance électrique nulle en dessous d'une certaine température critique.
2. Les semi-conducteurs fonctionnent efficacement à température ambiante, tandis que les supraconducteurs nécessitent des températures extrêmement basses pour maintenir leur état supraconducteur.
3. Les supraconducteurs permettent la circulation du courant électrique sans résistance, ce qui les rend très efficaces pour la transmission et le stockage de l'énergie. Dans le même temps, les semi-conducteurs ont une certaine résistance et sont moins efficaces en termes de perte d'énergie.
4. Les semi-conducteurs sont largement utilisés dans les appareils électroniques tels que les ordinateurs, les téléviseurs et les équipements médicaux, tandis que les supraconducteurs sont utilisés pour des applications telles que la transmission de puissance, la lévitation magnétique et l'informatique quantique.
5. Les semi-conducteurs sont constitués de silicium et de germanium, dopés avec des impuretés pour contrôler leurs propriétés électriques. En revanche, les supraconducteurs sont constitués de métaux comme le cuivre et d’alliages comme le diborure de magnésium, qui possèdent des propriétés uniques qui permettent une résistance électrique nulle.

Comparaison entre semi-conducteurs et supraconducteurs

Paramètres de comparaison	Semi-conducteurs	Supraconducteurs
Conductivité électrique	Entre celle d'un conducteur et d'un isolant	Aucune résistance électrique en dessous d'une température critique
Exigences de température	Fonctionne efficacement à température ambiante	Nécessite des températures extrêmement basses pour maintenir un état supraconducteur
L'efficacité énergétique	Une certaine résistance et moins efficace en termes de perte d'énergie	Très efficace pour la transmission et le stockage de puissance
Applications	Largement utilisé dans les appareils électroniques	Utilisé pour la transmission de puissance, la lévitation magnétique et l'informatique quantique
Propriétés matérielles	Généralement constitué de matériaux comme le silicium et le germanium	Généralement constitué de métaux et d'alliages aux propriétés uniques

Bibliographie

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

Dernière mise à jour : 14 octobre 2023