Poluvodiči protiv supravodiča: razlika i usporedba

Ključni za poneti

1. Poluvodiči imaju umjerenu električnu vodljivost, dok supravodiči pokazuju nulti otpor protoku električne struje ispod kritične temperature.
2. Supervodiči pokazuju Meissnerov efekt, izbacujući magnetska polja iz svoje unutrašnjosti i pokazujući savršen dijamagnetizam, dok poluvodiči ne pokazuju takvo ponašanje.
3. Poluvodiči se intenzivno koriste u elektronici i informacijskoj tehnologiji, dok supravodiči nalaze primjenu u područjima kao što su MRI strojevi, akceleratori čestica, brzi vlakovi i supravodljivo kvantno računalstvo.

Što su poluvodiči?

Poluvodiči su materijali koji imaju električnu vodljivost između vodiča i izolatora. Izrađeni su od materijala poput silicija ili germanija, dopiranih nečistoćama radi kontrole njihovih električnih svojstava.

Poluvodiči su ključni za elektroničke uređaje kao što su tranzistori, diode i integrirani krugovi. Koriste se u različitim aplikacijama, uključujući računala, pametne telefone, televizore, medicinsku opremu i druge elektroničke uređaje.

Svojstva poluvodiča su takva da se njima može manipulirati kako bi se kontrolirao protok elektrona kroz njih. To ih čini ključnom komponentom moderne elektronike, jer mogu prebacivati ​​i pojačavati elektroničke signale te pohranjivati ​​i obrađivati ​​digitalne informacije.

Poluvodiči su revolucionirali elektroničku industriju, omogućujući stvaranje manjih, bržih i učinkovitijih uređaja. Razvoj integriranog kruga više poluvodičkih uređaja na jednom čipu bila je velika prekretnica u povijesti elektronike. Utro je put razvoju modernih računala i drugih elektroničkih uređaja.

Što su supravodiči?

Supervodiči su materijali s nultim električnim otporom kada se ohlade na ekstremno niske temperature, ispod kritične temperature (Tc). Drugim riječima, dopuštaju protok električne struje bez gubitka energije, za razliku od konvencionalnih vodiča koji energiju rasipaju kao toplinu.

Supervodiči su prvi put otkriveni 1911. i od tada su opsežno istraženi i razvijani za različite primjene. Najčešći supravodljivi materijali su metali kao što su bakar, aluminij i niobij te legure poput magnezijevog diborida. Supervodiči omogućuju protok električne struje bez gubitka energije, što ih čini vrlo učinkovitima za prijenos i pohranu energije.

Supervodiči izbacuju magnetska polja iz svoje unutrašnjosti, što ih čini korisnima za zaštitu od magnetskih smetnji. Supravodljivi uređaji mogu raditi ekstremno velikim brzinama i troše vrlo malo energije, što ih čini idealnim za digitalnu obradu signala i aplikacije kvantnog računalstva.

Razlika između poluvodiča i supravodiča

1. Poluvodiči imaju električnu vodljivost između vodiča i izolatora, dok supravodiči imaju nulti električni otpor ispod određene kritične temperature.
2. Poluvodiči učinkovito rade na sobnoj temperaturi, dok su supravodičima potrebne ekstremno niske temperature kako bi održali svoje supravodljivo stanje.
3. Supervodiči omogućuju protok električne struje s nultim otporom, što ih čini vrlo učinkovitima za prijenos i pohranu energije. U isto vrijeme, poluvodiči imaju određeni otpor i manje su učinkoviti u gubitku energije.
4. Poluvodiči se intenzivno koriste u elektroničkim uređajima kao što su računala, televizori i medicinska oprema, dok se supravodiči koriste za primjene kao što su prijenos energije, magnetska levitacija i kvantno računalstvo.
5. Poluvodiči su izrađeni od silicija i germanija, dopirani nečistoćama radi kontrole njihovih električnih svojstava. Nasuprot tome, supravodiči su izrađeni od metala poput bakra i legura poput magnezijevog diborida, koji imaju jedinstvena svojstva koja dopuštaju nulti električni otpor.

Usporedba između poluvodiča i supravodiča

Parametri usporedbe	Poluvodiči	Supervodiči
Električna provodljivost	Između vodiča i izolatora	Nulti električni otpor ispod kritične temperature
Zahtjevi za temperaturu	Djeluje učinkovito na sobnoj temperaturi	Za održavanje supravodljivog stanja potrebne su ekstremno niske temperature
Energetska učinkovitost	Neki otpor i manje učinkovit u smislu gubitka energije	Visoko učinkovit za prijenos i skladištenje energije
Aplikacije	Opsežno se koristi u elektroničkim uređajima	Koristi se za prijenos energije, magnetsku levitaciju i kvantno računanje
Svojstva materijala	Obično se izrađuju od materijala poput silicija i germanija	Obično se izrađuju od metala i legura s jedinstvenim svojstvima

Reference

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

Zadnje ažuriranje: 14. listopada 2023