Avainero puolijohteen ja suprajohteen välillä on se, että puolijohteiden sähkönjohtavuus on johtimen ja eristeen johtavuuden välillä, kun taas suprajohteiden sähkönjohtavuus on suurempi kuin johteen.
Sähköjohdin on eräänlainen aine, joka päästää sähkövirran kulkemaan sen läpi. Puolijohteet ja suprajohteet ovat kahden tyyppisiä sähköjohtimia. Ne eroavat toisistaan johtavuutensa mukaan.
Mikä on puolijohde?
Puolijohde on johdintyyppi, jonka johtavuusarvo on eristimen ja johtimen arvojen välillä. Se tarkoittaa; puolijohteen sähkönjohtavuus on kohtalainen johtimeen verrattuna. Nämä ovat yleensä kiteisiä kiinteitä aineita, joilla on sovelluksia eri aloilla, kuten diodien, transistorien, integroitujen piirien jne. valmistuksessa. Yleensä puolijohteen johtavuus on herkkä lämpötilavalaistuksille, magneettikentille, puolijohdemateriaalin epäpuhtauksille jne.
On olemassa alkuainepuolijohdemateriaaleja, joita voimme havaita jaksollisessa taulukossa. Näitä alkuaineita ovat pii (Si), germanium (Ge), tina (Sn), seleeni (Se) ja telluuri (Te). Lisäksi voi olla useita erilaisia puolijohteita, jotka sisältävät kaksi tai useampia kemiallisia alkuaineita yhdistelmänä. Esimerkiksi galliumarsenidi sisältää galliumia ja arseenia. Puhdas pii on kuitenkin yleisin puolijohde sähköteollisuudessa, ja se on tärkein elementti integroitujen piirien valmistuksessa.
Kuva 01: Piikide
Puolijohteet ovat yleensä yksittäiskiteitä. Niiden atomit on järjestetty 3D-kuvioon. Kun tarkastellaan piikidettä, jokaista piiatomia ympäröi neljä muuta piiatomia. Näiden atomien välillä on kovalenttisia kemiallisia sidoksia. Piikiteen johtavuuskaistan ja valenssikaistan välistä energiarakoa kutsutaan kaistaväliksi. Puolijohteiden kaistaväli on yleensä 0,25-2,5 eV.
Mikä on suprajohde?
Suprajohteet ovat materiaaleja, joiden sähkönjohtavuusarvo on suurempi kuin johtimen johtavuus. Se voi olla kemiallinen alkuaine tai yhdiste, joka menettää dramaattisesti sähkövastuksensa, kun se jäähtyy tietyn lämpötilan alapuolelle. Siksi suprajohde mahdollistaa sähköenergian virtauksen ilman energiahävikkiä. Tätä energiavirtaa kutsutaan ylivirraksi. Suprajohtimien valmistaminen on kuitenkin erittäin vaikeaa. Lämpötilaa, jossa nämä materiaalit menettävät sähkövastuksensa, kutsutaan kriittiseksi lämpötilaksi tai Tc:ksi. Kaikki tuntemamme materiaalit eivät voi muuttua suprajohtimiksi tämän lämpötilan alapuolella. Materiaalit, joilla on oma Tc, voivat muuttua suprajohtimiksi.
Kuva 02: Suprajohde
Suprajohtimia on kahta tyyppiä, tyyppi I ja tyyppi II. Tyypin I suprajohdemateriaalit ovat johtimia huoneenlämpötilassa ja niistä tulee suprajohtimia, kun ne jäähtyvät alle Tc:n. Tyypin II materiaalit eivät ole hyviä johtimia huoneenlämmössä. Ne muuttuvat vähitellen suprajohtimiksi jäähtyessään. Suprajohteiden kaistaväli on yleensä yli 2,5 eV.
Mitä eroa puolijohteella ja suprajohteella on?
Avainero puolijohteen ja suprajohteen välillä on se, että puolijohteiden sähkönjohtavuus on johtimen ja eristeen johtavuuden välillä, kun taas suprajohteiden sähkönjohtavuus on suurempi kuin johteen. Lisäksi puolijohteen kaistaväli on 0,25–2,5 eV, kun taas suprajohteen kaistaväli on yli 2,5 eV.
Alla on yhteenveto puolijohteen ja suprajohteen välisestä erosta.
Yhteenveto – Puolijohde vs suprajohde
Puolijohteet ja suprajohteet ovat kahdenlaisia sähköjohtimia. Ne eroavat toisistaan johtavuuden mukaan. avainero puolijohteen ja suprajohteen välillä on se, että puolijohteiden sähkönjohtavuus on johtimen ja eristimen johtavuuden välillä, kun taas suprajohteiden sähkönjohtavuus on suurempi kuin johteen.
