ซุปเปอร์คอนดักเตอร์ vs คอนดักเตอร์ที่สมบูรณ์แบบ
ตัวนำยิ่งยวดและตัวนำที่สมบูรณ์แบบเป็นคำศัพท์สองคำที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ปรากฏการณ์ทั้งสองนี้มักจะเข้าใจผิดว่าเป็นหนึ่งเดียว บทความนี้จะพยายามขจัดความเข้าใจผิดโดยนำเสนอความเหมือนและความแตกต่างระหว่างตัวนำยิ่งยวดและตัวนำที่สมบูรณ์แบบ
คอนดักเตอร์ที่สมบูรณ์แบบคืออะไร
ความนำไฟฟ้าของวัสดุเชื่อมต่อโดยตรงกับสภาพต้านทานของวัสดุ ความต้านทานเป็นคุณสมบัติพื้นฐานในด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ความต้านทานในคำจำกัดความเชิงคุณภาพบอกเราว่ากระแสไฟฟ้าไหลได้ยากเพียงใดในความหมายเชิงปริมาณ ความต้านทานระหว่างจุดสองจุดสามารถกำหนดได้ว่าเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการนำกระแสหนึ่งหน่วยผ่านจุดสองจุดที่กำหนดไว้ ความต้านทานไฟฟ้าเป็นส่วนผกผันของการนำไฟฟ้า ความต้านทานของวัตถุถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าข้ามวัตถุต่อกระแสที่ไหลผ่าน ความต้านทานในตัวนำขึ้นอยู่กับปริมาณอิเล็กตรอนอิสระในตัวกลาง ความต้านทานของเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของยาสลบที่ใช้ (ความเข้มข้นของสิ่งเจือปน) ความต้านทานที่ระบบแสดงต่อกระแสสลับจะแตกต่างจากความต้านทานกระแสตรง ดังนั้นจึงมีการแนะนำคำว่าอิมพีแดนซ์เพื่อให้การคำนวณความต้านทาน AC ง่ายขึ้นมาก กฎของโอห์มเป็นกฎเดียวที่มีอิทธิพลมากที่สุดเมื่อมีการกล่าวถึงการต่อต้านในหัวข้อ โดยระบุว่าสำหรับอุณหภูมิที่กำหนด อัตราส่วนของแรงดันไฟในจุดสองจุดต่อกระแสที่ไหลผ่านจุดเหล่านั้นจะคงที่ ค่าคงที่นี้เรียกว่าค่าความต้านทานระหว่างจุดสองจุดนั้นความต้านทานมีหน่วยวัดเป็นโอห์ม ตัวนำที่สมบูรณ์แบบคือวัสดุที่มีความต้านทานเป็นศูนย์ภายใต้สภาวะใด ๆ ตัวนำที่สมบูรณ์แบบไม่ต้องการปัจจัยภายนอกใดๆ เพื่อรักษาค่าการนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบ การนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบคือสถานการณ์เชิงแนวคิด ซึ่งบางครั้งใช้เพื่อทำให้การคำนวณและการออกแบบง่ายขึ้นโดยที่ค่าความต้านทานไฟฟ้ามีน้อยมาก
ตัวนำยิ่งยวดคืออะไร
ตัวนำยิ่งยวดถูกค้นพบโดย Heike Kamerlingh Onnes เมื่อ พ.ศ. 2454 มันเป็นปรากฏการณ์ของการมีความต้านทานเป็นศูนย์เมื่อวัสดุอยู่ภายใต้อุณหภูมิลักษณะเฉพาะ ความเป็นตัวนำยิ่งยวดสามารถสังเกตได้เฉพาะในวัสดุบางชนิดเท่านั้น ในทางทฤษฎี ถ้าวัสดุเป็นตัวนำยิ่งยวด จะไม่สามารถมีสนามแม่เหล็กอยู่ภายในวัสดุได้ สิ่งนี้สามารถสังเกตได้จากเอฟเฟกต์ Meissner ซึ่งเป็นการดีดเส้นสนามแม่เหล็กออกจากด้านในของวัสดุอย่างสมบูรณ์ในขณะที่วัสดุถ่ายโอนไปยังสถานะตัวนำยิ่งยวด ความเป็นตัวนำยิ่งยวดเป็นปรากฏการณ์ทางกลของควอนตัมและเพื่ออธิบายสถานะของตัวนำยิ่งยวด จำเป็นต้องมีความรู้ในกลศาสตร์ควอนตัมอุณหภูมิธรณีประตูของตัวนำยิ่งยวดเรียกว่าอุณหภูมิวิกฤต เมื่ออุณหภูมิของวัสดุลดลง ผ่านอุณหภูมิวิกฤต ความต้านทานของวัสดุจะลดลงเหลือศูนย์ในทันที อุณหภูมิวิกฤตของตัวนำยิ่งยวดมักจะต่ำกว่า 10 เคลวิน ตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งถูกค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ สามารถมีอุณหภูมิวิกฤตได้สูงถึง 130 เคลวินหรือมากกว่า
ตัวนำยิ่งยวดและตัวนำที่สมบูรณ์แบบแตกต่างกันอย่างไร
• ตัวนำยิ่งยวดเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตจริง ในขณะที่ค่าการนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์แบบเป็นข้อสมมติเพื่อให้การคำนวณง่ายขึ้น
• Perfect Conductors สามารถมีอุณหภูมิใดก็ได้ แต่ตัวนำยิ่งยวดจะอยู่ต่ำกว่าอุณหภูมิวิกฤตของวัสดุเท่านั้น