ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดคือเซมิคอนดักเตอร์มีค่าการนำไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการนำของตัวนำกับฉนวน ในขณะที่ตัวนำยิ่งยวดมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่าตัวนำ
ตัวนำไฟฟ้าคือสารชนิดหนึ่งที่ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ เซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดเป็นตัวนำไฟฟ้าสองประเภท ต่างกันไปตามค่าการนำไฟฟ้า
เซมิคอนดักเตอร์คืออะไร
เซมิคอนดักเตอร์เป็นตัวนำชนิดหนึ่งที่มีค่าการนำไฟฟ้าระหว่างค่าของฉนวนกับตัวนำนั่นหมายความว่า; ค่าการนำไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำอยู่ในระดับปานกลางถึงของตัวนำ เหล่านี้มักจะเป็นของแข็งผลึกที่มีการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น การผลิตไดโอด ทรานซิสเตอร์ วงจรรวม เป็นต้น โดยทั่วไป ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์จะไวต่อแสงอุณหภูมิ สนามแม่เหล็ก สิ่งเจือปนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ
มีวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ธาตุที่เราสังเกตได้ในตารางธาตุ ธาตุเหล่านี้ ได้แก่ ซิลิกอน (Si) เจอร์เมเนียม (Ge) ดีบุก (Sn) ซีลีเนียม (Se) และเทลลูเรียม (Te) ยิ่งไปกว่านั้น สารกึ่งตัวนำที่แตกต่างกันอาจมีองค์ประกอบทางเคมีตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไปรวมกัน ตัวอย่างเช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ประกอบด้วยแกลเลียมและสารหนู อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนบริสุทธิ์เป็นสารกึ่งตัวนำที่พบมากที่สุดในอุตสาหกรรมไฟฟ้า และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสำหรับการผลิตวงจรรวม
รูปที่ 01: A Silicon Crystal
โดยทั่วไป เซมิคอนดักเตอร์เป็นผลึกเดี่ยว อะตอมของพวกมันถูกจัดเรียงในรูปแบบ 3 มิติ เมื่อพิจารณาถึงผลึกซิลิกอน อะตอมของซิลิกอนแต่ละอะตอมจะล้อมรอบด้วยอะตอมของซิลิกอนอีกสี่อะตอม อะตอมเหล่านี้มีพันธะเคมีโควาเลนต์ระหว่างกัน ช่องว่างพลังงานระหว่างแถบการนำไฟฟ้าและแถบวาเลนซ์ของคริสตัลซิลิกอนเรียกว่าช่องว่างของแถบ สำหรับเซมิคอนดักเตอร์ ช่องว่างของแบนด์มักจะอยู่ระหว่าง 0.25 ถึง 2.5 eV
ตัวนำยิ่งยวดคืออะไร
ตัวนำยิ่งยวดคือวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่าค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำ อาจเป็นองค์ประกอบทางเคมีหรือสารประกอบที่สูญเสียความต้านทานไฟฟ้าอย่างมากเมื่อถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนดดังนั้นตัวนำยิ่งยวดช่วยให้การไหลของพลังงานไฟฟ้าโดยไม่สูญเสียพลังงาน การไหลของพลังงานนี้เรียกว่ากระแสยิ่งยวด อย่างไรก็ตาม การผลิตตัวนำยิ่งยวดเป็นเรื่องยากมาก อุณหภูมิที่วัสดุเหล่านี้สูญเสียความต้านทานไฟฟ้าเรียกว่าอุณหภูมิวิกฤตหรือ Tc วัสดุทั้งหมดที่เรารู้จักไม่สามารถเปลี่ยนเป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิต่ำกว่านี้ได้ วัสดุที่มี Tc เป็นของตัวเองสามารถเปลี่ยนเป็นตัวนำยิ่งยวดได้
รูปที่ 02: ตัวนำยิ่งยวด
ตัวนำยิ่งยวดมีสองประเภทคือประเภท I และประเภท IIวัสดุตัวนำยิ่งยวดประเภท I เป็นตัวนำที่อุณหภูมิห้องและกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดเมื่อเย็นลงต่ำกว่า Tc วัสดุประเภท II ไม่เป็นตัวนำที่ดีที่อุณหภูมิห้อง พวกมันจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นตัวนำยิ่งยวดเมื่อเย็นตัวลง ช่องว่างแบนด์ของตัวนำยิ่งยวดมักจะสูงกว่า 2.5eV
เซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดต่างกันอย่างไร
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดคือเซมิคอนดักเตอร์มีค่าการนำไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการนำของตัวนำและฉนวน ในขณะที่ตัวนำยิ่งยวดมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่าตัวนำ นอกจากนี้ ช่องว่างแบนด์ของเซมิคอนดักเตอร์อยู่ระหว่าง 0.25 ถึง 2.5 eV ในขณะที่ช่องว่างแบนด์ของตัวนำยิ่งยวดสูงกว่า 2.5 eV
ด้านล่างคือบทสรุปของความแตกต่างระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวด
สรุป – เซมิคอนดักเตอร์ vs ตัวนำยิ่งยวด
สารกึ่งตัวนำและตัวนำยิ่งยวดเป็นตัวนำไฟฟ้าสองประเภท ต่างกันไปตามค่าการนำไฟฟ้า ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซมิคอนดักเตอร์และตัวนำยิ่งยวดคือ เซมิคอนดักเตอร์มีค่าการนำไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการนำของตัวนำและฉนวน ในขณะที่ตัวนำยิ่งยวดมีค่าการนำไฟฟ้าที่สูงกว่าตัวนำ