Mundarija[Yashirish][Show]
Materiallar nafaqat ramka, balki zamonaviy elektronikaning qon tomiridir.
Materialdagi eng oddiy o‘zgarish bizning gadjetlarimiz qanday ishlashini inqilob qilishi mumkin, ularsiz yashay olmaydigan mobil telefonlardan tortib, har kuni hayotni saqlab qoladigan ilg‘or tibbiy texnologiyalargacha.
Zamonaviy qurilmalar va mashinalarning keng assortimentini ko'rib chiqish uchun bir daqiqa vaqt ajrating. Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlar bu ishlanmalarning markazida joylashgan ikkita yulduzdir.
Supero'tkazuvchilar elektr tokini hech qanday qarshiliksiz o'tkazish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli zamonaviy ilovalarda ko'rinmas qahramonlardir.
Supero'tkazgichlar ilgari aqlga sig'maydigan innovatsiyalarni, masalan, shifokorlarga inson tanasini ko'rishni ta'minlaydigan magnit-rezonans tomografiya (MRI) asboblari va hayratlanarli tezlikda "suzuvchi" ko'rinadigan zamonaviy Maglev poezdlari kabi yangiliklarni taqdim etadi.
Boshqa tomondan, yarimo'tkazgichlar - bizning qadrli elektron qurilmalarimizning miyasi va tanasi - bizning dunyoga qarashimizni tubdan o'zgartirdi. Ularni hatto uyingizni elektr energiyasi bilan ta'minlaydigan quyosh panellarida, siz buni o'qiyotgan kompyuterda va siz kiygan qo'l soatlarida ham topish mumkin.
Faqat ilmiy qiziqish bo'lishdan bizning asosimiz bo'lishgacha raqamli asr, bu materiallar transformatsiyaga uchradi.
Supero'tkazgichlar va yarim o'tkazgichlar bizning texnologik jihatdan ilg'or turmush tarzimizda muhim rol o'ynaydi, ammo ular ishlash usullari va ideal qo'llanilishi bilan farqlanadi.
Ushbu blog ushbu ikkita texnologik begemotning farqlari, o'xshashliklari va har biri ustunlik qiladigan o'ziga xos ilovalarni o'rganish orqali ularning qopqog'ini ko'tarishga qaratilgan.
Supero'tkazuvchilar haqida tushuncha
Keling, tadqiqotimizni birinchi navbatda o'ta o'tkazgichlar dunyosini o'rganishdan boshlaylik. Ko'pincha biz tasavvur qiladigan narsalarning chegaralarini kengaytiradigan xususiyatlar bilan bu materiallar ilmiy sahnadagi eng ajoyib aktyorlar qatoriga kiradi.
Supero'tkazgichning eng jozibali tomoni nima? hech qanday qarshilikka duch kelmasdan elektr tokini o'tkazish qobiliyati. Ha, siz to'g'ri o'qidingiz - NO qarshilik mavjud.
Bu xususiyat an'anaviy o'tkazgichlardan biz kutgan narsaga zid keladi, bu erda qarshilik va energiya yo'qotilishi o'tkazuvchanlik jarayonining ajralmas qismidir.
Biroq, supero'tkazgich buni qanday amalga oshirishi mumkin? Buni tushunish uchun biz kvant fizikasi olamiga sho'ng'iymiz.
Bularning barchasi "Kuper juftlari" - qarama-qarshi xususiyatlarga ega bo'lgan elektronlar juftlarini yaratish atrofida aylanadi, ular sochilmasdan yoki energiyani yo'qotmasdan o'ta o'tkazuvchan materialning panjara tuzilishidan o'tadi.
Ushbu nol elektr qarshilik fenomeni bizning hozirgi tizimlarimizga ta'sir qiladigan quvvat yo'qotishlarisiz energiyani samarali ravishda uzatish imkonini beradi.
Meissner effekti
Nolinchi qarshilik supero'tkazgichning qiziqarli xususiyatlaridan biridir. Supero'tkazgichning magnit maydonlarni rad etishiga olib keladigan Meissner effekti yana bir o'ziga xos xususiyatdir.
Materialda mavjud bo'lgan har qanday magnit maydonlar o'ta o'tkazuvchan bo'lganda to'satdan yo'qoladi; bu hodisa "mukammal diamagnetizm" deb nomlanadi.
Natija? Magnit o'ta o'tkazgich ustida ko'tarilishi mumkin, bu Meissner effektining ulkan ta'sirining ajoyib vizual dalilidir.
I va II turdagi Supero'tkazuvchilar
Barcha ilovalarga mos keladigan supero'tkazgichning bitta turi mavjud emas. Ular I va II turdagi navlarda mavjud.
Juda past haroratlarda oʻzining oʻta oʻtkazuvchanlik holatiga oʻtuvchi sof metallar yoki metalloidlar I turdagi oʻta oʻtkazgichlardir.
Ularning normal va o'ta o'tkazuvchanlik holatlari bir-biridan aniq ajratilgan, ikkinchisi faqat ma'lum bir chegara harorati va magnit maydon ostida faol bo'ladi.
Aksincha, II turdagi supero'tkazgichlar odatda murakkab keramika yoki metall qotishmalaridan tayyorlanadi.
Ular o'ta muhim haroratlarda va magnit maydonlarda o'ta o'tkazuvchanlikni saqlab turishi bilan farqlanadi, bu esa mumkin bo'lgan amaliy foydalanish doirasini oshiradi.
Shunisi e'tiborga loyiqki, II turdagi o'ta o'tkazgichlar ham aralash holatni ko'rsatadi, bunda supero'tkazuvchi va normal joylar birga mavjud bo'lishi mumkin.
Yarimo'tkazgich haqida tushuncha
Biz hozir ajoyib supero'tkazgichlar olamidan yarim o'tkazgichlar olamiga o'tmoqdamiz.
Yarim o'tkazgichlar bizning zamonaviy raqamli davrimizni boshqaradigan jim ish otlari bo'lib, ularning o'ta o'tkazuvchan hamkasblari kabi vizual jihatdan jozibali emas.
Yarimo'tkazgichlarning o'ziga xos xususiyati nimada? Elektron qurilmalarda foydalanish uchun ular elektr tokiga o'zgaruvchan qarshilik ko'rsatish qobiliyatiga ega bo'lishi kerak.
Qarshilikni butunlay yo'q qiladigan o'ta o'tkazgichlardan farqli o'laroq, yarim o'tkazgichlar vaziyatga qarab o'tkazgich va izolyator bo'lishi mumkin.
Ular texnologik dunyoning xameleyoniga o'xshab, vaziyatga qarab xatti-harakatlarini o'zgartiradilar.
Garchi u nol qarshilik kabi ajoyib ko'rinmasa ham, aynan shu xususiyat yarimo'tkazgichlarni elektr tokini tartibga soluvchi va nazorat qiluvchi asosiy funktsiyalari uchun mukammal qiladi.
Yarimo'tkazgichning ishlashi
Yarimo'tkazgichlar qanday ishlashini tushunish uchun ularning atom tuzilishini tekshirishimiz kerak. Yarimo'tkazgich markazidagi har bir atomni tashqi elektronlari erkin bog'langan atomlar panjarasi o'rab oladi.
Ushbu elektronlar energiya darajalari o'rtasida o'tish qobiliyatiga ega bo'lib, "bandlar" deb nomlanuvchi narsalarni yaratadi.
Bu tashqi elektronlar o'z o'rnida ijobiy "teshik" qoldirib, muayyan sharoitlarda o'z atomlaridan ajralib chiqish potentsialiga ega.
Yarimo'tkazgichlar bu erkin elektronlar va teshiklarning harakatchanligi tufayli elektr tokini o'tkazishga qodir.
Bundan tashqari, doping - aralashmalarni qo'shish orqali biz erkin elektronlar yoki teshiklar sonini o'zgartirishimiz mumkin, shuning uchun yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanligini tartibga solamiz.
Aniq manipulyatsiya qilish qobiliyati tufayli yarimo'tkazgichlar elektronika sektorining asosi hisoblanadi.
N tipidagi va P tipidagi yarimo'tkazgichlar
N tipidagi va P tipidagi yarimo'tkazgichlar tez-tez muhokama qilinadigan ikkita asosiy turdir. Bu sof yarimo'tkazgichni uning xususiyatlarini o'zgartirish uchun doping ta'siri; ular alohida materiallar emas.
N-tipli yarimo'tkazgichlarni ishlab chiqarish uchun ko'proq erkin elektronlarni taklif qiluvchi dopantlar qo'shiladi. Teshiklardan ko'proq elektronga ega bo'lish ularni "salbiy" qiladi.
Boshqa tomondan, P tipidagi yarimo'tkazgichlar "ijobiy" xususiyatga ega, chunki ular erkin elektronlarga qaraganda ko'proq teshik hosil qiluvchi moddalar bilan qo'shilgan.
N tipidagi va P tipidagi yarimo'tkazgichlar birlashma hosil qilish uchun birlashganda, diodlar, tranzistorlar va elektron qurilmalarning boshqa muhim elementlarini ishlab chiqarish natijasida ajoyib dinamika hosil bo'ladi.
Supero'tkazuvchilarni qo'llash
Supero'tkazuvchilar zamonaviy texnologiyaning murakkab olamida sayohat qilishda ilm-fan va ijodkorlikning uyg'un mavjudligini misol qilib keltirishda juda qiziqarli foydalanishni topdilar.
Ularning nol qarshilik kabi o'ziga xos fazilatlari ularga tibbiyot, transport va ilg'or kompyuterlar kabi sohalarda ustunlik qilish imkonini berdi.
Magnit aks sado Ro'yxatdan (MRI)
Agar biron bir zamonaviy tibbiyot muassasasiga kirsangiz, magnit-rezonans tomografiya yoki MRI mo''jizasini topishingiz mumkin. Bunday vaziyatda supero'tkazuvchilar hal qiluvchi ahamiyatga ega.
Qanaqasiga? Tananing ichki tuzilmalarining yuqori aniqlikdagi rasmlarini yaratish uchun MRI uskunasi kuchli va barqaror magnit maydonlarga muhtoj.
Ushbu kuchli magnit maydonlar yuqori energiya kiritish yoki an'anaviy o'tkazgichlar tomonidan ishlab chiqarilgan potentsial issiqlik ehtiyojini inkor etadigan qarshiliksiz xususiyatlari tufayli supero'tkazgichlar bilan ishlab chiqarilishi mumkin.
Supero'tkazuvchilarning jim ishlashi yordamida shifokorlar endi kasalliklarni hech qachon imkoni bo'lmagan darajada aniqlik bilan aniqlashlari mumkin.
Magnit Levitatsion poezdlar (Maglev)
Tibbiyot muassasalarining osoyishta koridorlaridan biz tezda transportning qizg'in dunyosiga boramiz. Bu erda kelajakdagi Maglev poezdlari supero'tkazgichlar tomonidan harakatga keltiriladi.
Bu poyezdlar boshqa poyezdlarga o‘xshamaydi; ular suzib yurishadi!
Maglev poezdlari ishqalanishni kamaytiradi va yo'llarga to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilmasdan levitatsiya va harakatni yaratish uchun supero'tkazgichlardan foydalangan holda hayratlanarli tezlikni beradi.
Ushbu poyezdlar kelajakka qarashni ta'minlaydi, bu erda qatnov shunchaki muhandislik mahoratini namoyish etishdan ko'ra, havoda suzayotgandek tuyulishi mumkin.
Kvant kompyuterlari
Hisoblash chegaralari oldinga surilmoqda kvant kompyuterlar, bu bizning qayta ishlash qobiliyati haqida fikrimizni tubdan o'zgartirishga va'da beradi.
Ushbu qurilmalarning yadrolarini nima quvvatlaydi? To'g'ri, supero'tkazgichlar.
Ushbu moddalar bir vaqtning o'zida bir nechta holatda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan bitlarning kvant ekvivalenti bo'lgan kubitlarni ishlab chiqarishga imkon beradi.
Natijada, sanoat standartlaridan o'n barobar tezroq hisob-kitoblar nazariy jihatdan mumkin.
Ushbu kubitlar supero'tkazgichlar tufayli ularning ishlashiga putur etkazadigan uzilishlarsiz barqaror muhitda ishlaydi.
Yarimo'tkazgichlarning qo'llanilishi
Yarimo'tkazgichlar texnologik mo''jizalar to'qimasida ko'rinmas qahramonlar sifatida ajralib turadi.
Ular elektr tokini boshqarish qobiliyati tufayli hayotimizning deyarli barcha jabhalariga ta'sir ko'rsatadigan texnologiyalarni joriy qildilar.
Yarimo'tkazgichlar chinakam o'zgaruvchan bo'lib, buyurtmalarimizni qayta ishlaydigan mashinalardan tortib quyosh energiyasini tortib olish va atrofimizni yorqin ranglar bilan yoritib turishgacha bo'lgan hamma narsani quvvatlantiradi.
Mikroprotsessorlar va mikrokontrollerlar
Keling, deyarli barcha zamonaviy elektron gadjetlarning raqamli miyasi bo'lib xizmat qiladigan mikroprotsessorni o'rganishdan boshlaylik.
Mikroprotsessorlar tizimning miyasi bo'lib xizmat qiladi, yarimo'tkazgichlar tufayli juda katta hajmdagi ma'lumotlarni aql bovar qilmaydigan tezlikda qayta ishlaydi.
Mikroprotsessorning yaqin qarindoshlari, mikrokontrollerlar o'rnatilgan tizimlarda ma'lum funktsiyalar uchun mo'ljallangan va tez-tez kir yuvish mashinalari, masofadan boshqarish pultlari va hatto bizning avtomobillarimizdagi jarayonlarni nazorat qiladi.
Biz tez va samarali hisoblashni yarimo'tkazgichlarsiz amalga oshirib bo'lmaydi.
Quyosh xujayralari
Viteslarni almashtirish, yarimo'tkazgichlar quyoshda, tom ma'noda quyosh batareyalarida o'z uylarini topdilar. Quyosh nurini energiyaga aylantirish uchun quyosh panellarining qurilish bloki bo'lgan fotovoltaik hujayralar yarimo'tkazgich xususiyatlariga tayanadi.
Quyoshdan keladigan fotonlar yarim o'tkazgich materialga urilib, uning ichidagi elektronlarni qo'zg'atganda elektr toki hosil bo'ladi.
Yarimo'tkazgichlar ushbu toza, qayta tiklanadigan energiya manbasining markazida bo'lib, bizning texnologiyaga bog'liq turmush tarzimiz va ekologik toza echimlar o'rtasidagi tafovutni bartaraf etadi.
LEDlar va lazerlar
Yarimo'tkazgichlarning moslashuvchanligi bizning hayotimizni jismoniy va majoziy ma'noda yoritib turadigan LEDlar va lazerlar tomonidan yanada ko'proq namoyon bo'ladi.
Yoritish ranglarning kamalakini yaratishi mumkin bo'lgan bardoshli, energiya tejovchi yorug'lik manbalarini ta'minlaydigan LEDlar tomonidan o'zgartirildi.
Qanaqasiga? Yarimo'tkazgichdan oqim o'tganda LED ma'lum bir to'lqin uzunligidagi yorug'likni hosil qiladi.
Aksincha, lazerlar yarimo'tkazgichlar yordamida izchil, yo'naltirilgan yorug'lik nurlarini yaratadi va shtrix-kod skanerlaridan tortib jarrohlik muolajalarigacha bo'lgan hamma narsada qo'llaniladi.
Supero'tkazgich va yarimo'tkazgich
Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlar yangi materiallarning murakkab sohasi bo'yicha muzokaralar olib borishda etakchi sifatida ajralib turadi. Ularning har biri ko'plab texnik sohalarga ta'sir ko'rsatadigan noyob fazilatlarning noyob kombinatsiyasi bilan ajralib turadi.
Agar yonma-yon qo'yilsa, ular aslida qanday taqqoslanadi? Keling, ushbu ikki texnologiya gigantini bir-biriga solishtiramiz va ular haqidagi ba'zi afsonalarni yo'q qilamiz.
O'tkazuvchanlik va qarshilik
O'tkazuvchanlik haqida gapirishdan boshlaylik. Elektr qarshiligining to'liq yo'qligi tufayli supero'tkazgichlar bu sohaning shohlari hisoblanadi.
Natijada, elektr toki o'ta o'tkazgich orqali o'ta boshlagandan so'ng, uni qo'shimcha energiya talab qilmasdan amalga oshirish mumkin bo'lishi kerak.
Boshqa tomondan, yarimo'tkazgichlar izolyatorlar va o'tkazgichlar o'rtasida o'rtada yotadi.
Garchi ular supero'tkazgichlarning mukammal o'tkazuvchanligiga ega bo'lmasalar ham, ularning o'zgaruvchan qarshiligi ularni signalni kuchaytirish va qayta ishlash kabi ishlar uchun eng yaxshi tanlov qiladi.
Ishlash harorati
Ushbu materiallarning harakati haroratga katta ta'sir qiladi. Supero'tkazuvchilar nol qarshilik sehrini namoyish qilish uchun ko'pincha kriogen sharoitlar talab qilinadi.
Boshqa tomondan, yarimo'tkazgichlar ko'pincha atrof-muhit haroratida ishlaydi, bu ularni oddiy atrof-muhit va jihozlarga ko'proq moslashtiradi.
Energiya samaradorligi
Tez o‘zgarib borayotgan texnologik muhitimizda energiya samaradorligi asosiy muammo hisoblanadi. Supero'tkazuvchilar o'zlarining yo'qotishsiz o'tkazuvchanligi bilan, ayniqsa og'ir yuk va elektr uzatish ilovalarida tengsiz energiya samaradorligini taklif qiladilar.
Yarimo'tkazgichlar o'z sohasida energiya tejovchi echimlarni taklif qiladi, masalan, energiya tejovchi LEDlar va samarali mikroprotsessorlar, shu bilan birga xom o'tkazuvchanlik nuqtai nazaridan kamroq samaralidir.
Ishlab chiqarish tannarxi va tijorat maqsadga muvofiqligi
Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish va tijorat maqsadga muvofiqligi jihatidan oldinda. Yarimo'tkazgichlarning asosiy komponenti kremniy keng tarqalgan bo'lib, uni ishlab chiqarish juda arzon.
Aksincha, ko'plab o'ta o'tkazgichlar qimmat yoki noyob materiallardan iborat va ularning juda sovuq ish haroratiga bo'lgan ehtiyoji narxlarni oshirishi mumkin.
Biroq, yuqori haroratli o'ta o'tkazgichlarni ishlab chiqish tadqiqotni davom ettirishdan maqsad bo'lib, iqtisodiy hayotiylik nuqtai nazaridan o'yin maydonini tenglashtirishi mumkin.
Cheklovlar va qiyinchiliklar
Yarimo'tkazgichlar va supero'tkazgichlar bilan bog'liq qiyinchiliklarni solishtirish mumkin. Supero'tkazuvchilar uchun juda past ish haroratini saqlab qolish - cheksiz muammo.
Supero'tkazuvchilarning aksariyati mo'rt bo'lishi mumkin va ular uzun, moslashuvchan simlar yoki kabellarga aylanishi qiyin.
Garchi ko'proq moslashuvchan bo'lsa-da, yarimo'tkazgichlar o'zlarining miniatyuraviy cheklovlariga yaqinlashmoqda va biz ularni yangi chegaralarga olib chiqsak, kvant effektlari ularning ishlashiga ta'sir qilishi mumkin.
Xulosa
Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlarni chuqur o'rganishimizni takrorlaydigan bo'lsak, ikkala modda ham texnologik landshaftimizni rivojlantirishda muhim rol o'ynashi aniq.
Yarimo'tkazgichlar o'zlarining sozlanishi o'tkazuvchanligi bilan ko'plab gadjetlarning raqamli yurak urishini quvvatlaydi, supero'tkazgichlar esa nolga qarshilik ko'rsatish qobiliyati bilan yuqori samarali ilovalarda ko'zni qamashtiradi.
Bu ikki, mening fikrimcha, faqat texnologiya vositalari emas; ular bizning kelajagimiz me'morlari bo'lib, bizning yashash, ishlash va o'yin tarzimizni inqilob qiladigan g'oyalarni yaratadilar.
Ular kompyuterning ilg‘or innovatsiyalaridan tortib barqaror energiya yechimlarigacha bo‘lgan keng imkoniyatlarni yaratadi. Qiziquvchan kitobxonlar shunchaki kuzatish o'rniga qatnashishga da'vat etiladi.
Ushbu o'zgarishlarni kuzatib boring, chunki ular sayyoramizni yaxshilashda davom etadigan yangi g'oyalar simfoniyasidan dalolat beradi.
Supero'tkazuvchilar va yarim o'tkazgichlar, albatta, bu va'dalarni amalga oshirishda birinchi o'rinda turadi, chunki kelajak muammolar va imkoniyatlar bilan birga keladi.
Leave a Reply