Põhiline erinevus pooljuhtide ja ülijuhtide vahel on see, et pooljuhtide elektrijuhtivus jääb juhi ja isolaatori juhtivuse vahele, samas kui ülijuhtide elektrijuhtivus on kõrgem kui juhil.
Elektrijuht on teatud tüüpi aine, mis laseb elektrivoolul läbi selle voolata. Pooljuhid ja ülijuhid on kahte tüüpi elektrijuhte. Need erinevad üksteisest oma juhtivuse poolest.
Mis on pooljuht?
Pooljuht on teatud tüüpi juht, mille juhtivuse väärtus on isolaatori ja juhi väärtuste vahel. See tähendab; pooljuhi elektrijuhtivus on juhi omaga võrreldes mõõdukas. Tavaliselt on need kristalsed tahked ained, mida kasutatakse erinevates valdkondades, nagu dioodide, transistoride, integraallülituste tootmine jne. Üldiselt on pooljuhtide juhtivus tundlik temperatuurivalgustuse, magnetväljade, pooljuhtmaterjalis leiduvate lisandite jms suhtes.
Perioodilisuse tabelis on elementaarseid pooljuhtmaterjale. Nende elementide hulka kuuluvad räni (Si), germaanium (Ge), tina (Sn), seleen (Se) ja telluur (Te). Lisaks võivad olla erinevad pooljuhid, mis sisaldavad kombinatsioonis kahte või enamat keemilist elementi. Näiteks galliumarseniid sisaldab galliumi ja arseeni. Kuid puhas räni on elektritööstuses kõige levinum pooljuht ja see on kõige olulisem element integraallülituste tootmisel.
Joonis 01: Ränikristall
Üldiselt on pooljuhid monokristallid. Nende aatomid on paigutatud 3D-mustrisse. Ränikristallide puhul on iga räni aatom ümbritsetud nelja teise räni aatomiga. Nende aatomite vahel on kovalentsed keemilised sidemed. Ränikristalli juhtivusriba ja valentsriba vahelist energiavahet nimetatakse ribalaiuseks. Pooljuhtide puhul on ribavahemik tavaliselt 0,25–2,5 eV.
Mis on ülijuht?
Ülijuhid on materjalid, mille elektrijuhtivuse väärtus on kõrgem kui juhi juhtivuse väärtus. See võib olla keemiline element või ühend, mis teatud temperatuurist madalamale jahutamisel kaotab dramaatiliselt oma elektritakistuse. Seetõttu võimaldab ülijuht elektrienergia voolu ilma energiakadudeta. Seda energiavoogu nimetatakse ülivooluks. Ülijuhte on aga väga raske toota. Temperatuuri, mille juures need materjalid kaotavad oma elektritakistuse, nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks või Tc. Kõik meile teadaolevad materjalid ei saa sellest temperatuurist madalamal temperatuuril muutuda ülijuhtideks. Materjalid, millel on oma Tc, võivad muutuda ülijuhtideks.
Joonis 02: Ülijuht
On kahte tüüpi ülijuhte, I ja II tüüpi ülijuhte. I tüüpi ülijuhtmaterjalid on juhid toatemperatuuril ja muutuvad ülijuhtideks, kui jahutatakse alla nende Tc. II tüüpi materjalid ei ole toatemperatuuril head juhid. Jahtumisel muutuvad nad järk-järgult ülijuhtideks. Ülijuhtide ribalaius on tavaliselt üle 2,5 eV.
Mis vahe on pooljuhil ja ülijuhil?
Peamine erinevus pooljuhtide ja ülijuhtide vahel on see, et pooljuhtide elektrijuhtivus jääb juhi ja isolaatori juhtivuse vahele, samas kui ülijuhtide elektrijuhtivus on kõrgem kui juhil. Veelgi enam, pooljuhtide ribalaius on vahemikus 0,25–2,5 eV, samas kui ülijuhi ribalaius on üle 2,5 eV.
Allpool on kokkuvõte pooljuhtide ja ülijuhtide erinevustest.
Kokkuvõte – pooljuht vs ülijuht
Pooljuhid ja ülijuhid on kahte tüüpi elektrijuhte. Need erinevad üksteisest oma juhtivuse poolest. Peamine erinevus pooljuhtide ja ülijuhtide vahel on see, et pooljuhtide elektrijuhtivus jääb juhi ja isolaatori juhtivuse vahele, samas kui ülijuhtide elektrijuhtivus on kõrgem kui juhil.
