تفاوت اصلی بین نیمه هادی ها و ابررساناها در این است که نیمه هادی ها دارای رسانایی الکتریکی هستند که بین رسانایی یک هادی و یک عایق است در حالی که ابررساناها رسانایی الکتریکی بالاتر از رسانایی الکتریکی دارند.
هادی الکتریکی نوعی ماده است که به جریان الکتریکی اجازه می دهد از آن عبور کند. نیمه هادی ها و ابررساناها دو نوع رسانای الکتریکی هستند. آنها بر اساس رسانایی با یکدیگر متفاوت هستند.
نیمه هادی چیست؟
نیمه هادی نوعی رسانا است که دارای مقدار رسانایی بین مقادیر یک عایق و یک هادی است.یعنی؛ رسانایی الکتریکی یک نیمه هادی نسبت به یک هادی متوسط است. اینها معمولاً جامدات کریستالی هستند که در زمینه های مختلف مانند تولید دیودها، ترانزیستورها، مدارهای مجتمع و غیره کاربرد دارند. عموماً رسانایی یک نیمه هادی به نورهای دما، میدان های مغناطیسی، ناخالصی های موجود در مواد نیمه هادی و غیره حساس است.
مواد نیمه هادی عنصری وجود دارد که می توانیم در جدول تناوبی مشاهده کنیم. این عناصر عبارتند از سیلیکون (Si)، ژرمانیوم (Ge)، قلع (Sn)، سلنیوم (Se) و تلوریم (Te). علاوه بر این، نیمه هادی های مختلف می توانند حاوی دو یا چند عنصر شیمیایی در ترکیب باشند. به عنوان مثال، آرسنید گالیم حاوی گالیم و آرسنیک است. با این حال، سیلیکون خالص رایج ترین نیمه هادی در صنعت برق است و مهمترین عنصر برای تولید مدارهای مجتمع است.
شکل 01: یک کریستال سیلیکون
به طور کلی، نیمه هادی ها تک بلور هستند. اتم های آنها در یک الگوی سه بعدی قرار گرفته اند. هنگامی که یک کریستال سیلیکون را در نظر می گیریم، هر اتم سیلیکون توسط چهار اتم سیلیکون دیگر احاطه شده است. این اتم ها دارای پیوندهای شیمیایی کووالانسی بین خود هستند. شکاف انرژی بین نوار هدایت و نوار ظرفیت یک کریستال سیلیکونی را شکاف نواری می گویند. برای نیمه هادی ها، فاصله باند معمولاً بین 0.25 تا 2.5 eV است.
ابررسانا چیست؟
ابررساناها موادی هستند که ارزش رسانایی الکتریکی آنها بالاتر از مقدار رسانایی یک هادی است. این می تواند یک عنصر شیمیایی یا ترکیبی باشد که به طور چشمگیری مقاومت الکتریکی خود را در صورت سرد شدن زیر دمای معین از دست می دهد.بنابراین، یک ابررسانا اجازه می دهد تا انرژی الکتریکی بدون اتلاف انرژی جریان یابد. این جریان انرژی ابر جریان نامیده می شود. با این حال، تولید ابررساناها بسیار دشوار است. دمایی که در آن این مواد مقاومت الکتریکی خود را از دست می دهند، دمای بحرانی یا Tc نامیده می شود. تمام موادی که می شناسیم نمی توانند زیر این دما به ابررسانا تبدیل شوند. موادی که Tc خود را دارند می توانند به ابررسانا تبدیل شوند.
شکل 02: ابررسانا
دو نوع ابر رسانا به عنوان نوع I و نوع II وجود دارد.مواد ابررسانای نوع I در دمای اتاق رسانا هستند و وقتی در زیر Tc سرد شوند به ابررسانا تبدیل می شوند. مواد نوع II در دمای اتاق رسانای خوبی نیستند. آنها با سرد شدن به تدریج به ابررسانا تبدیل می شوند. شکاف نواری ابررساناها معمولاً بالای 2.5 ولت است.
تفاوت بین نیمه هادی و ابررسانا چیست؟
تفاوت اصلی بین نیمه هادی ها و ابررساناها در این است که نیمه هادی ها دارای رسانایی الکتریکی هستند که بین رسانایی یک هادی و یک عایق است در حالی که ابررساناها رسانایی الکتریکی بالاتر از رسانایی الکتریکی دارند. علاوه بر این، شکاف باند یک نیمه هادی بین 0.25 تا 2.5 eV است در حالی که شکاف نواری یک ابررسانا بالاتر از 2.5 eV است.
در زیر خلاصه ای از تفاوت بین نیمه هادی و ابررسانا آمده است.
خلاصه - نیمه هادی در مقابل ابررسانا
نیمه هادی ها و ابررساناها دو نوع رسانای الکتریکی هستند. آنها با توجه به رسانایی با یکدیگر متفاوت هستند. تفاوت اصلی بین نیمه هادی ها و ابررساناها در این است که نیمه هادی ها دارای رسانایی الکتریکی هستند که بین رسانایی رسانا و یک عایق است در حالی که ابررساناها رسانایی الکتریکی بالاتر از هادی دارند.
