La differenza chiave tra semiconduttore e superconduttore è che i semiconduttori hanno una conduttività elettrica che è tra la conduttività di un conduttore e un isolante, mentre i superconduttori hanno una conduttività elettrica che è superiore a quella del conduttore.
Un conduttore elettrico è un tipo di sostanza che permette alla corrente elettrica di scorrere attraverso di essa. I semiconduttori e i superconduttori sono due tipi di conduttori elettrici. Sono diversi l’uno dall’altro in base alla loro conduttività.
Cos’è un semiconduttore?
Un semiconduttore è un tipo di conduttore che ha un valore di conducibilità tra i valori di un isolante e di un conduttore. Ciò significa che la conduttività elettrica di un semiconduttore è moderata rispetto a quella di un conduttore. Sono di solito solidi cristallini che hanno applicazioni in vari campi come la produzione di diodi, transistor, circuiti integrati, ecc. In generale, la conduttività di un semiconduttore è sensibile alle illuminazioni di temperatura, ai campi magnetici, alle impurità nel materiale semiconduttore, ecc.
Ci sono materiali semiconduttori elementari che possiamo osservare nella tavola periodica. Questi elementi includono silicio (Si), germanio (Ge), stagno (Sn), selenio (Se) e tellurio (Te). Inoltre, ci possono essere vari semiconduttori diversi che contengono due o più elementi chimici in combinazione. Per esempio, l’arseniuro di gallio contiene gallio e arsenico. Tuttavia, il silicio puro è il semiconduttore più comune nell’industria elettrica, ed è l’elemento più importante per la produzione di circuiti integrati.
Differenza chiave – Semiconduttore vs Superconduttore
Figura 01: Un cristallo di silicio
In generale, i semiconduttori sono cristalli singoli. I loro atomi sono disposti in un modello 3D. Quando si considera un cristallo di silicio, ogni atomo di silicio è circondato da altri quattro atomi di silicio. Questi atomi hanno legami chimici covalenti tra loro. Il divario energetico tra la banda di conduzione e la banda di valenza di un cristallo di silicio è chiamato gap di banda. Per i semiconduttori, il band gap è solitamente compreso tra 0,25 e 2,5 eV.
Cos’è un superconduttore?
I superconduttori sono materiali che hanno un valore di conducibilità elettrica superiore a quello di un conduttore. Può essere un elemento chimico o un composto che perde drasticamente la sua resistenza elettrica quando viene raffreddato sotto una certa temperatura. Pertanto, un superconduttore permette il flusso di energia elettrica senza alcuna perdita di energia. Questo flusso di energia è chiamato supercorrente. Tuttavia, è molto difficile produrre superconduttori. La temperatura alla quale questi materiali perdono la loro resistenza elettrica è chiamata temperatura critica o Tc. Tutti i materiali che conosciamo non possono trasformarsi in superconduttori al di sotto di questa temperatura. I materiali che hanno una Tc propria possono trasformarsi in superconduttori.
Differenza tra semiconduttore e superconduttore
Figura 02: Superconduttore
Ci sono due tipi di superconduttori: il tipo I e il tipo II. I materiali superconduttori di tipo I sono conduttori a temperatura ambiente e diventano superconduttori quando vengono raffreddati sotto la loro Tc. I materiali di tipo II non sono buoni conduttori a temperatura ambiente. Si trasformano gradualmente in superconduttori dopo il raffreddamento. Il band gap dei superconduttori è di solito superiore a 2,5eV.
Qual è la differenza tra semiconduttore e superconduttore?
La differenza chiave tra semiconduttore e superconduttore è che i semiconduttori hanno una conducibilità elettrica che è tra la conducibilità di un conduttore e un isolante, mentre i superconduttori hanno una conducibilità elettrica che è superiore a quella del conduttore. Inoltre, il band gap di un semiconduttore è compreso tra 0,25 e 2,5 eV mentre il band gap di un superconduttore è superiore a 2,5 eV.
Di seguito è riportata una sintesi della differenza tra semiconduttore e superconduttore.
Differenza tra semiconduttore e superconduttore in forma tabellare
Riassunto – Semiconduttore vs Superconduttore
Semiconduttori e superconduttori sono due tipi di conduttori elettrici. Sono diversi l’uno dall’altro in base alla loro conduttività. La differenza chiave tra semiconduttore e superconduttore è che i semiconduttori hanno una conduttività elettrica che è tra la conduttività di un conduttore e un isolante mentre i superconduttori hanno una conduttività elettrica che è superiore a quella del conduttore.
Riferimento:
1. “Semiconduttore”. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 25 gennaio 2019, Disponibile qui.
2. “Semiconduttore.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5 maggio 2020, Disponibile qui.
Immagine per gentile concessione:
1. “Silicio” di Jurii – (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Superconduttore levitante” Di Julian Litzel (Jullit31) – Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia