Pusvadītāji pret supravadītājiem: atšķirība un salīdzinājums

Atslēgas

1. Pusvadītājiem ir mērena elektriskā vadītspēja, savukārt supravadītājiem ir nulles pretestība elektriskās strāvas plūsmai zem kritiskās temperatūras.
2. Supravadītāji demonstrē Meisnera efektu, izspiežot magnētiskos laukus no to iekšpuses un demonstrējot perfektu diamagnētismu, turpretim pusvadītājiem šādas uzvedības nav.
3. Pusvadītāji tiek plaši izmantoti elektronikā un informācijas tehnoloģijās, savukārt supravadītāji tiek pielietoti tādās jomās kā MRI iekārtas, daļiņu paātrinātāji, ātrgaitas vilcieni un supravadītāja kvantu skaitļošana.

Kas ir pusvadītāji?

Pusvadītāji ir materiāli, kuru elektrovadītspēja ir starp vadītāju un izolatoru. Tie ir izgatavoti no tādiem materiāliem kā silīcijs vai germānija, kas leģēti ar piemaisījumiem, lai kontrolētu to elektriskās īpašības.

Pusvadītāji ir būtiski elektroniskām ierīcēm, piemēram, tranzistoriem, diodēm un integrālajām shēmām. Tos izmanto dažādās lietojumprogrammās, tostarp datoros, viedtālruņos, televizoros, medicīnas iekārtās un citās elektroniskās ierīcēs.

Pusvadītāju īpašības ir tādas, ka ar tiem var manipulēt, lai kontrolētu elektronu plūsmu caur tiem. Tas padara tos par mūsdienu elektronikas galveno sastāvdaļu, jo tie var pārslēgt un pastiprināt elektroniskos signālus un uzglabāt un apstrādāt digitālo informāciju.

Pusvadītāji ir radījuši apvērsumu elektronikas nozarē, ļaujot izveidot mazākas, ātrākas un efektīvākas ierīces. Vairāku pusvadītāju ierīču integrētās shēmas izstrāde vienā mikroshēmā bija nozīmīgs pavērsiens elektronikas vēsturē. Tas pavēra ceļu modernu datoru un citu elektronisko ierīču attīstībai.

Kas ir supravadītāji?

Supravadītāji ir materiāli ar nulles elektrisko pretestību, ja tos atdzesē līdz ārkārtīgi zemai temperatūrai, zem kritiskās temperatūras (Tc). Citiem vārdiem sakot, tie nodrošina elektriskās strāvas plūsmu bez enerģijas zudumiem, atšķirībā no parastajiem vadītājiem, kas izkliedē enerģiju kā siltumu.

Pirmo reizi supravadītāji tika atklāti 1911. gadā, un kopš tā laika tie ir plaši pētīti un izstrādāti dažādiem lietojumiem. Visizplatītākie supravadošie materiāli ir metāli, piemēram, varš, alumīnijs un niobijs, un sakausējumi, piemēram, magnija diborīds. Supravadītāji nodrošina elektriskās strāvas plūsmu bez enerģijas zudumiem, padarot tos ļoti efektīvus enerģijas pārvadei un uzglabāšanai.

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.

Atšķirība starp pusvadītājiem un supravadītājiem

1. Pusvadītājiem ir elektriskā vadītspēja starp vadītāju un izolatoru, savukārt supravadītājiem ir nulle elektriskā pretestība zem noteiktas kritiskās temperatūras.
2. Pusvadītāji efektīvi darbojas istabas temperatūrā, savukārt supravadītājiem ir nepieciešama ārkārtīgi zema temperatūra, lai saglabātu supravadītspēju.
3. Supravadītāji nodrošina elektriskās strāvas plūsmu ar nulles pretestību, padarot tos ļoti efektīvus enerģijas pārvadei un uzglabāšanai. Tajā pašā laikā pusvadītājiem ir zināma pretestība un tie ir mazāk efektīvi enerģijas zudumā.
4. Pusvadītājus plaši izmanto elektroniskās ierīcēs, piemēram, datoros, televizoros un medicīnas iekārtās, savukārt supravadītājus izmanto, piemēram, jaudas pārvadei, magnētiskajai levitācijai un kvantu skaitļošanai.
5. Pusvadītāji ir izgatavoti no silīcija un germānija, leģēti ar piemaisījumiem, lai kontrolētu to elektriskās īpašības. Turpretim supravadītāji ir izgatavoti no tādiem metāliem kā varš un sakausējumi, piemēram, magnija diborīds, kam ir unikālas īpašības, kas nodrošina nulles elektrisko pretestību.

Salīdzinājums starp pusvadītājiem un supravadītājiem

Salīdzināšanas parametri	Pusvadītāji	Supravadītāji
Elektriskā vadītspēja	Starp vadītāju un izolatoru	Nulles elektriskā pretestība zem kritiskās temperatūras
Temperatūras prasības	Efektīvi strādājiet istabas temperatūrā	Lai uzturētu supravadītspēju, nepieciešama ārkārtīgi zema temperatūra
Energoefektivitāte	Neliela pretestība un mazāk efektīva enerģijas zuduma ziņā	Ļoti efektīvs enerģijas pārvadei un uzglabāšanai
Aplikācijas	Plaši izmanto elektroniskajās ierīcēs	Izmanto jaudas pārvadei, magnētiskajai levitācijai un kvantu skaitļošanai
Materiālu īpašības	Parasti izgatavots no tādiem materiāliem kā silīcijs un germānija	Parasti izgatavots no metāliem un sakausējumiem ar unikālām īpašībām

Atsauces

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

Pēdējo reizi atjaunināts: 14. gada 2023. oktobrī