Η βασική διαφορά μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού είναι ότι οι ημιαγωγοί έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα που είναι μεταξύ της αγωγιμότητας ενός αγωγού και ενός μονωτή, ενώ οι υπεραγωγοί έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα υψηλότερη από αυτή του αγωγού.
Ο ηλεκτρικός αγωγός είναι ένας τύπος ουσίας που επιτρέπει στο ηλεκτρικό ρεύμα να ρέει μέσω αυτού. Οι ημιαγωγοί και οι υπεραγωγοί είναι δύο τύποι ηλεκτρικών αγωγών. Διαφέρουν μεταξύ τους ανάλογα με την αγωγιμότητά τους.
Τι είναι ο Ημιαγωγός;
Ο ημιαγωγός είναι ένας τύπος αγωγού που έχει τιμή αγωγιμότητας μεταξύ των τιμών ενός μονωτή και ενός αγωγού. Αυτό σημαίνει; η ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός ημιαγωγού είναι μέτρια από αυτή ενός αγωγού. Αυτά είναι συνήθως κρυσταλλικά στερεά που έχουν εφαρμογές σε διάφορα πεδία όπως η παραγωγή διόδων, τρανζίστορ, ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κ.λπ. Γενικά, η αγωγιμότητα ενός ημιαγωγού είναι ευαίσθητη στους θερμοκρασιακούς φωτισμούς, τα μαγνητικά πεδία, τις ακαθαρσίες στο υλικό ημιαγωγών κ.λπ.
Υπάρχουν στοιχειώδη υλικά ημιαγωγών που μπορούμε να παρατηρήσουμε στον περιοδικό πίνακα. Αυτά τα στοιχεία περιλαμβάνουν πυρίτιο (Si), γερμάνιο (Ge), κασσίτερο (Sn), σελήνιο (Se) και τελλούριο (Te). Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν διάφοροι διαφορετικοί ημιαγωγοί που περιέχουν δύο ή περισσότερα χημικά στοιχεία σε συνδυασμό. Για παράδειγμα, το αρσενικό γάλλιο περιέχει γάλλιο και αρσενικό. Ωστόσο, το καθαρό πυρίτιο είναι ο πιο κοινός ημιαγωγός στην ηλεκτρική βιομηχανία και είναι το πιο σημαντικό στοιχείο για την παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
Εικόνα 01: Ένας κρύσταλλος πυριτίου
Γενικά, οι ημιαγωγοί είναι απλοί κρύσταλλοι. Τα άτομά τους είναι διατεταγμένα σε τρισδιάστατο σχέδιο. Όταν εξετάζουμε έναν κρύσταλλο πυριτίου, κάθε άτομο πυριτίου περιβάλλεται από τέσσερα άλλα άτομα πυριτίου. Αυτά τα άτομα έχουν ομοιοπολικούς χημικούς δεσμούς μεταξύ τους. Το ενεργειακό χάσμα μεταξύ της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους ενός κρυστάλλου πυριτίου ονομάζεται διάκενο ζώνης. Για ημιαγωγούς, το χάσμα ζώνης είναι συνήθως μεταξύ 0,25 και 2,5 eV.
Τι είναι ένας Υπεραγωγός;
Οι υπεραγωγοί είναι υλικά που έχουν τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας πάνω από την τιμή αγωγιμότητας ενός αγωγού. Μπορεί να είναι ένα χημικό στοιχείο ή μια ένωση που χάνει δραματικά την ηλεκτρική αντίστασή του όταν ψύχεται κάτω από μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Επομένως, ένας υπεραγωγός επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς καμία απώλεια ενέργειας. Αυτή η ροή ενέργειας ονομάζεται υπερρεύμα. Ωστόσο, είναι πολύ δύσκολο να παραχθούν υπεραγωγοί. Η θερμοκρασία στην οποία αυτά τα υλικά χάνουν την ηλεκτρική τους αντίσταση ονομάζεται κρίσιμη θερμοκρασία ή Tc. Όλα τα υλικά που γνωρίζουμε δεν μπορούν να μετατραπούν σε υπεραγωγούς κάτω από αυτή τη θερμοκρασία. Υλικά που έχουν δικό τους Tc μπορούν να μετατραπούν σε υπεραγωγούς.
Εικόνα 02: Υπεραγωγός
Υπάρχουν δύο τύποι υπεραγωγών όπως ο τύπος Ι και ο τύπος II. Τα υλικά υπεραγωγών τύπου Ι είναι αγωγοί σε θερμοκρασία δωματίου και γίνονται υπεραγωγοί όταν ψύχονται κάτω από την Tc τους. Τα υλικά τύπου II δεν είναι καλοί αγωγοί σε θερμοκρασία δωματίου. Μεταμορφώνονται σταδιακά σε υπεραγωγούς κατά την ψύξη. Το διάκενο ζώνης των υπεραγωγών είναι συνήθως πάνω από 2,5 eV.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού;
Η βασική διαφορά μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού είναι ότι οι ημιαγωγοί έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα που είναι μεταξύ της αγωγιμότητας ενός αγωγού και ενός μονωτή, ενώ οι υπεραγωγοί έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα υψηλότερη από αυτή του αγωγού. Επιπλέον, το διάκενο ζώνης ενός ημιαγωγού είναι μεταξύ 0,25 και 2,5 eV ενώ το διάκενο ζώνης ενός υπεραγωγού είναι πάνω από 2,5 eV.
Ακολουθεί μια περίληψη της διαφοράς μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού.
Σύνοψη – Ημιαγωγός εναντίον Υπεραγωγού
Οι ημιαγωγοί και οι υπεραγωγοί είναι δύο τύποι ηλεκτρικών αγωγών. Διαφέρουν μεταξύ τους ανάλογα με την αγωγιμότητά τους. Η βασική διαφορά μεταξύ ημιαγωγού και υπεραγωγού είναι ότι οι ημιαγωγοί έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα που είναι μεταξύ της αγωγιμότητας ενός αγωγού και ενός μονωτή, ενώ οι υπεραγωγοί έχουν ηλεκτρική αγωγιμότητα υψηλότερη από αυτή του αγωγού.
