Atọka akoonu[Fipamọ][Ifihan]
Awọn ohun elo jẹ ẹjẹ igbesi aye ti ẹrọ itanna ode oni, kii ṣe ilana lasan.
Iyipada ti o rọrun julọ ninu ohun elo le ṣe iyipada bi awọn ohun elo wa ṣe n ṣiṣẹ loni, lati awọn foonu alagbeka a ko le gbe laisi imọ-ẹrọ iṣoogun gige-eti ti o gba awọn ẹmi là lojoojumọ.
Gba iṣẹju kan lati ronu titobi titobi ti awọn ẹrọ ati awọn ẹrọ ode oni. Superconductors ati semikondokito ni o wa awọn meji irawọ ni aarin ti awọn wọnyi idagbasoke.
Superconductors jẹ awọn akikanju ti a ko kọ ni awọn ohun elo gige-eti nitori agbara ohun ijinlẹ wọn lati gbe ina mọnamọna laisi eyikeyi resistance.
Superconductors n jẹ ki awọn imotuntun ti o han tẹlẹ laisi ero, gẹgẹbi awọn ohun elo magnetic resonance imaging (MRI) ti o pese awọn dokita pẹlu wiwo si ara eniyan ati awọn ọkọ oju-irin Maglev eti-eti ti o han lati 'lefofo' ni awọn iyara iyalẹnu.
Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, àwọn alákòóso ìdánilẹ́kọ̀ọ́—àwọn ọpọlọ àti ara àwọn ẹ̀rọ abánáṣiṣẹ́ wa tí a mọyì—ti yí ìpìlẹ̀ ìpìlẹ̀ padà bí a ṣe ń wo ayé. Wọ́n tiẹ̀ lè rí wọn nínú àwọn pánẹ́ẹ̀tì tí wọ́n ti ń fi iná mànàmáná fún ilé rẹ, kọ̀ǹpútà tó o lè ka èyí sórí, àti aago ọwọ́ ọwọ́ tí o wọ.
Lati jijẹ iwariiri imọ-jinlẹ nikan si jijẹ ipilẹ ti wa oni ori, awọn ohun elo wọnyi ti ṣe iyipada kan.
Superconductors ati awọn semikondokito mejeeji ṣe awọn ẹya pataki ni awọn igbesi aye ilọsiwaju ti imọ-ẹrọ, sibẹsibẹ wọn yatọ ni awọn ipo iṣẹ wọn ati awọn ohun elo to bojumu.
Bulọọgi yii ni ero lati gbe ideri lori awọn behemoths imọ-ẹrọ meji wọnyi nipa ṣiṣewadii awọn iyatọ wọn, awọn ibajọra, ati awọn ohun elo iyasọtọ ti ọkọọkan jẹ gaba lori.
Oye Superconductor
Jẹ ki a bẹrẹ iwadii wa nipa lilọ kiri ni agbaye ti superconductors akọkọ. Pẹlu awọn ohun-ini ti o nigbagbogbo Titari awọn aala ti ohun ti a ro pe o ṣee ṣe, awọn ohun elo wọnyi wa laarin awọn oṣere iyalẹnu julọ lori ipele imọ-jinlẹ.
Kini abala ti o wuni julọ ti superconductor? agbara lati ṣe ina laisi ipade eyikeyi resistance. Bẹẹni, o ka ni deede — resistance ZERO wa.
Iwa yii lodi si ọkà ti ohun ti a ti wa lati nireti lati ọdọ awọn oludari ibile, nibiti resistance ati ipadanu agbara jẹ awọn ẹya ara ti ilana idari.
Bibẹẹkọ, bawo ni oludari-ọna giga kan ṣe le ṣe aṣeyọri eyi? A lọ sinu agbaye ti fisiksi kuatomu lati loye eyi.
Gbogbo rẹ wa ni ayika ẹda ti “Awọn orisii Cooper”—awọn orisii elekitironi pẹlu awọn abuda atako-eyiti o kọja nipasẹ ọna lattice ti ohun elo ti o ni agbara laisi tuka tabi sisọnu agbara.
Iyalẹnu resistance itanna odo yii jẹ ki o ṣee ṣe lati atagba agbara ni imunadoko laisi awọn adanu agbara ti o kan awọn eto lọwọlọwọ wa.
Ipa Meissner
Idaduro odo jẹ ọkan ninu awọn abuda iyanilẹnu ti superconductor kan. Ipa Meissner, eyiti o fa superconductor lati kọ awọn aaye oofa, jẹ ẹya iyasọtọ miiran.
Eyikeyi awọn aaye oofa ti o wa ninu ohun elo kan parẹ lojiji nigbati o di alamọdaju; iṣẹlẹ yii ni a mọ si “diamagnetism pipe.”
Abajade? Oofa le ṣee ṣe lati levitate loke superconductor, ẹri wiwo iyalẹnu ti ipa nla Meissner Effect.
Iru I ati Iru II Superconductors
Ko si iru superconductor kan ti o baamu gbogbo awọn ohun elo. Wọn wa ni oriṣi I ati oriṣi II.
Awọn irin mimọ tabi awọn metalloids ti o yipada si ipo alabojuto wọn ni awọn iwọn otutu kekere pupọ jẹ awọn alabojuto Iru I.
Awọn ipinlẹ deede ati alabojuto wọn jẹ iyasọtọ kedere lati ara wọn, pẹlu igbehin nikan di alaṣiṣẹ ni isalẹ iwọn otutu ala kan pato ati aaye oofa.
Lọnakeji, Iru II superconductors wa ni ojo melo ṣe ti intricate seramiki tabi irin alloys.
Wọn yatọ ni pe wọn le ṣetọju superconductivity ni awọn iwọn otutu to ṣe pataki ati awọn aaye oofa, eyiti o pọ si iwọn awọn lilo ilowo to ṣeeṣe.
Ni pataki, Iru II superconductors tun ṣafihan ipo ti o dapọ, ninu eyiti superconducting ati awọn agbegbe deede le wa papọ.
Oye Semikondokito
A ti wa ni bayi gbigbe lati awọn gan iyanu aye ti superconductors si aye ti semikondokito.
Semiconductors jẹ awọn ẹṣin iṣẹ idakẹjẹ ti n wa akoko oni-nọmba oni-nọmba wa, lakoko ti o ko ni itara oju bi awọn ẹlẹgbẹ alabojuto wọn.
Kini ẹya asọye ti semikondokito? Wọn gbọdọ ni agbara lati ṣafihan resistance iyipada si lọwọlọwọ itanna lati le lo ninu awọn ẹrọ itanna.
Ni idakeji si superconductors, eyiti o yọkuro resistance patapata, awọn semikondokito le yipada laarin jijẹ awọn oludari ati awọn insulators da lori ipo naa.
Wọn yipada ihuwasi wọn da lori awọn ayidayida, ṣiṣe bi chameleon ti agbaye imọ-ẹrọ.
Botilẹjẹpe o le ma han bi iyalẹnu bi resistance odo, o jẹ ohun-ini deede ti o jẹ ki awọn semikondokito pipe fun iṣẹ ipilẹ wọn, eyiti o nṣakoso ati ṣiṣakoso lọwọlọwọ itanna.
Ṣiṣẹ ti Semikondokito
A gbọdọ ṣe ayẹwo eto atomiki semikondokito lati le ni oye bi wọn ṣe n ṣiṣẹ. Atọmu ti awọn ọta pẹlu awọn elekitironi ti o wa ni ita ti o wa ni ita yika atomu kọọkan ni aarin semikondokito kan.
Awọn elekitironi wọnyi ni agbara lati yipada laarin awọn ipele agbara, ṣiṣẹda ohun ti a mọ si “awọn ẹgbẹ.”
Awọn elekitironi ita wọnyi ni agbara lati yapa kuro ninu awọn ọta wọn labẹ awọn ipo kan pato, nlọ “iho” rere ni aaye wọn.
Semiconductors ni anfani lati ṣe ina nitori iṣipopada ti awọn elekitironi ọfẹ ati awọn iho.
Ni afikun, nipa doping-fikun awọn aimọ-a le yi nọmba awọn elekitironi ọfẹ tabi awọn iho pada, nitorinaa ṣiṣakoso iṣe adaṣe ti semikondokito.
Nitori agbara wọn fun ifọwọyi gangan, awọn semikondokito jẹ ipilẹ ti eka ẹrọ itanna.
N-iru ati P-iru Semikondokito
N-type ati P-type semikondokito jẹ awọn oriṣi akọkọ meji ti a jiroro nigbagbogbo. Iwọnyi jẹ awọn ipa ti doping semikondokito mimọ lati yi awọn abuda rẹ pada; wọn kii ṣe awọn ohun elo ọtọtọ.
Awọn dopants ti o funni ni awọn elekitironi ọfẹ diẹ sii ni a ṣafikun lati ṣe agbejade awọn semikondokito iru N. Nini awọn elekitironi diẹ sii ju awọn iho jẹ ki wọn jẹ “odi.”
Lori awọn miiran ọwọ, P-Iru semikondokito ni a 'rere' iseda nitori won ti wa ni doped pẹlu oludoti ti o gbe awọn diẹ iho ju free elekitironi.
Nigbati iru N-type ati awọn semikondokito P-iru ni idapo lati ṣe ọna asopọ kan, eyiti o yorisi iṣelọpọ ti awọn diodes, transistors, ati awọn eroja pataki miiran ti awọn ẹrọ itanna, agbara iyalẹnu kan ni iṣelọpọ.
Awọn ohun elo ti Superconductors
Superconductors ti rii diẹ ninu awọn lilo iwunilori nitootọ lakoko lilọ kiri ni agbaye ti o nipọn ti imọ-ẹrọ ode oni, ti n ṣe apẹẹrẹ ibagbepọ ibaramu ti imọ-jinlẹ ati ẹda.
Awọn agbara iyasọtọ wọn, gẹgẹbi atako odo, ti jẹ ki wọn tayọ ni awọn ile-iṣẹ pẹlu iṣoogun, gbigbe, ati ṣiṣe iṣiro-eti.
Se àbájade Aworan (MRI)
O le wa iyanu ti aworan iwoyi oofa, tabi MRI ti o ba rin kakiri sinu eyikeyi ile-ẹkọ iṣoogun ode oni. Ni ipo yii, superconductors jẹ pataki.
Bawo? Lati ṣe agbejade awọn aworan asọye giga ti awọn ẹya inu ti ara, ohun elo MRI nilo awọn aaye oofa ti o lagbara ati iduro.
Awọn aaye oofa ti o lagbara wọnyi le ṣe iṣelọpọ pẹlu awọn alabojuto nitori awọn ohun-ini ti ko ni idiwọ, eyiti o kọ iwulo fun titẹ agbara giga tabi ooru ti o pọju ti ipilẹṣẹ nipasẹ awọn oludari aṣa.
Pẹlu iranlọwọ ti awọn superconductors 'isẹ idakẹjẹ, awọn dokita ni bayi ni anfani lati ṣe idanimọ awọn arun pẹlu ipele ti konge rara ṣaaju ṣeeṣe.
Awọn ọkọ oju irin Lefi oofa (Maglev)
A ni kiakia lọ si aye ti o wuyi ti gbigbe lati awọn ẹnu-ọna alaafia ti awọn ohun elo iṣoogun. Nibi, awọn ọkọ oju-irin Maglev iwaju ti wa ni itusilẹ nipasẹ awọn alabojuto.
Awọn ọkọ oju irin wọnyi ko dabi awọn ọkọ oju irin miiran; nwọn leefofo!
Awọn ọkọ oju irin Maglev dinku edekoyede ati mu awọn iyara iyalẹnu ṣiṣẹ nipa lilo superconductors lati ṣẹda levitation ati itọ laisi olubasọrọ taara pẹlu awọn orin.
Awọn ọkọ oju-irin wọnyi n pese iwo si ọjọ iwaju nibiti wiwakọ le rilara bi lilefoofo lori afẹfẹ kuku ju iṣafihan iṣafihan imọ-ẹrọ nikan.
Kuatomu Awọn kọmputa
Awọn ifilelẹ ti iširo ti wa ni titari siwaju nipasẹ awọn kọnputa iye, eyi ti o ṣe ileri lati ṣe iyipada ni ipilẹ bi a ṣe nro nipa agbara sisẹ.
Kini agbara awọn ohun kohun awọn ẹrọ wọnyi? Iyẹn tọ, superconductors.
Awọn nkan wọnyi jẹ ki iṣelọpọ qubits ṣiṣẹ, iye ti o jẹ deede ti awọn die-die ti o le wa ni awọn ipinlẹ pupọ ni ẹẹkan.
Bi abajade, awọn iṣiro ti o yara ni ilopo mẹwa ju awọn iṣedede ile-iṣẹ lọ ṣee ṣe ni imọ-jinlẹ.
Awọn qubits wọnyi n ṣiṣẹ ni agbegbe ti o duro, laisi awọn idalọwọduro ti yoo ba iṣẹ wọn jẹ, o ṣeun si awọn alabojuto.
Awọn ohun elo ti Semiconductors
Semiconductors duro jade bi awọn akikanju ti a ko kọ ni aṣọ ti awọn iyalẹnu imọ-ẹrọ.
Wọn ti ṣafihan awọn imọ-ẹrọ ti o ni ipa lori gbogbo abala ti igbesi aye wa ọpẹ si agbara wọn lati ṣakoso awọn ṣiṣan itanna.
Awọn semikondokito jẹ iyipada nitootọ, ni agbara ohun gbogbo lati awọn ẹrọ ti o ṣe ilana awọn aṣẹ wa lati yiya agbara oorun ati tan imọlẹ agbegbe wa pẹlu awọn awọ larinrin.
Microprocessors ati Microcontrollers
Jẹ ki a bẹrẹ nipa ṣawari microprocessor, eyiti o ṣiṣẹ bi ọpọlọ oni-nọmba ti o fẹrẹ jẹ gbogbo awọn ohun elo itanna ti ode oni.
Microprocessors ṣiṣẹ bi ọpọlọ ti eto naa, ṣiṣe awọn iwọn nla ti data ni awọn oṣuwọn iyalẹnu ọpẹ si awọn semikondokito.
Awọn ibatan ti o sunmọ ti microprocessor, microcontrollers jẹ apẹrẹ fun awọn iṣẹ kan ninu awọn eto ifibọ ati nigbagbogbo ṣakoso awọn ilana ni awọn ẹrọ bii awọn ẹrọ fifọ, awọn iṣakoso latọna jijin, ati paapaa awọn ọkọ ayọkẹlẹ wa.
Iṣiro ti o yara ati imunadoko ti a gba fun lasan kii yoo ṣee ṣe laisi semikondokito.
Awọn sẹẹli Oorun
Yipada awọn ohun elo, awọn semikondokito ti ri ile wọn ni oorun, itumọ ọrọ gangan, ninu awọn sẹẹli oorun. Lati yi imọlẹ oorun pada si agbara, awọn sẹẹli fọtovoltaic, bulọọki ile ti awọn panẹli oorun, gbarale awọn abuda semikondokito.
Isanwo ina ni a ṣe nigbati awọn photon lati oorun ba kọlu ohun elo semikondokito kan ti o mu awọn elekitironi inu rẹ dun.
Semiconductors wa ni ọkan ti mimọ, orisun agbara isọdọtun, npa aafo laarin awọn igbesi aye ti o gbẹkẹle imọ-ẹrọ ati awọn solusan ọrẹ ayika.
Awọn LED ati Lasers
Iyipada ti awọn semikondokito jẹ afihan siwaju sii nipasẹ Awọn LED ati awọn lasers, eyiti o tan imọlẹ ni ti ara ati ni apẹẹrẹ ti igbesi aye wa.
Imọlẹ ti yipada nipasẹ awọn LED, eyiti o pese ti o tọ, awọn orisun ina-daradara ti o le ṣe ina Rainbow ti awọn awọ.
Bawo? LED kan n ṣe ina ina ti iwọn gigun kan nigbati lọwọlọwọ ba kọja nipasẹ semikondokito laarin.
Ni ilodisi, awọn ina lesa ṣẹda isomọ, awọn ina ina ti o darí nipa lilo awọn semikondokito, ati pe a lo ninu ohunkohun lati awọn ọlọjẹ kooduopo si awọn ilana iṣẹ abẹ.
Superconductor vs Semikondokito
Superconductors ati awọn semikondokito duro jade bi awọn oludari bi a ṣe n ṣunadura agbegbe idiju ti awọn ohun elo tuntun. Ọkọọkan jẹ iyatọ nipasẹ apapọ alailẹgbẹ ti awọn agbara iyasọtọ ti o ni ipa lori ọpọlọpọ awọn aaye imọ-ẹrọ.
Nigbati a ba fi ẹgbẹ si ẹgbẹ, bawo ni wọn ṣe afiwe gangan? Jẹ ki a ṣe afiwe awọn omiran imọ-ẹrọ meji wọnyi ni ori-si-ori ki a yọ awọn arosọ diẹ kuro nipa wọn.
Conductivity ati Resistance
Jẹ ki a bẹrẹ nipa sisọ nipa ifarakanra. Nitori aini pipe wọn ti itanna resistance, superconductors jẹ awọn ọba ti aaye yii.
Bi abajade, ni kete ti itanna ina ba bẹrẹ lati ṣàn nipasẹ superconductor, o yẹ ki o ṣee ṣe fun u lati ṣe bẹ laisi iwulo fun agbara siwaju sii.
Ni apa keji, awọn semikondokito dubulẹ ni aarin laarin awọn insulators ati awọn oludari.
Botilẹjẹpe wọn ko ni iṣiṣẹ aibikita ti superconductors, resistance iyipada wọn jẹ deede ohun ti o jẹ ki wọn jẹ yiyan ti o dara julọ fun awọn iṣẹ bii imudara ifihan ati sisẹ.
Awọn iwọn otutu Išišẹ
Iwa ti awọn ohun elo wọnyi ni ipa pupọ nipasẹ iwọn otutu. Awọn ipo Cryogenic nigbagbogbo nilo nipasẹ superconductors lati le ṣe afihan idan atako odo wọn.
Ni apa keji, awọn semikondokito nigbagbogbo n ṣiṣẹ ni iwọn otutu ibaramu, ṣiṣe wọn ni ibamu diẹ sii si agbegbe ati ohun elo ti o wọpọ.
Lilo agbara
Ni agbegbe imọ-ẹrọ ti o yipada ni iyara, ṣiṣe agbara jẹ ipenija nla kan. Pẹlu iṣiṣẹ isonu-pipadanu wọn, superconductors nfunni ni ṣiṣe agbara ti ko ni ibamu, pataki ni iṣẹ-eru ati awọn ohun elo gbigbe agbara.
Semiconductors nfunni ni awọn solusan-daradara agbara ni aaye tiwọn, gẹgẹbi awọn LED fifipamọ agbara ati awọn microprocessors ti o munadoko, lakoko ti o kere si daradara ni awọn ofin ti iṣiṣẹ aise.
Iye owo iṣelọpọ ati Iṣeṣe Iṣowo
Ni akoko yii, awọn semikondokito wa niwaju ni awọn ofin ti iṣelọpọ ati iṣeeṣe iṣowo. Ẹya akọkọ ti awọn semikondokito, ohun alumọni, wa ni ibigbogbo ati ilamẹjọ pupọ lati gbejade.
Ni ilodisi, ọpọlọpọ awọn alabojuto ni o ni awọn ohun elo gbowolori tabi toje, ati pe iwulo wọn fun awọn iwọn otutu ti n ṣiṣẹ ni otutu le gbe awọn idiyele ga.
Idagbasoke ti awọn alabojuto iwọn otutu giga, sibẹsibẹ, jẹ ibi-afẹde ti iwadii tẹsiwaju ati pe o le ṣe ipele aaye ere ni awọn ofin ṣiṣeeṣe eto-ọrọ.
Awọn idiwọn ati awọn italaya
Awọn italaya pẹlu semiconductors ati superconductors jẹ afiwera. Mimu awọn iwọn otutu ṣiṣẹ kekere pupọ fun superconductors jẹ ipenija ailopin.
Pupọ ti superconductors tun le jẹ ẹlẹgẹ ati nira lati dagba sinu gigun, awọn okun onirọrun tabi awọn kebulu.
Botilẹjẹpe aṣamubadọgba diẹ sii, awọn semikondokito n sunmọ awọn idiwọn wọn ti miniaturization, ati bi a ṣe nfi wọn si awọn opin tuntun, awọn ipa kuatomu le ni ipa lori iṣẹ wọn.
ipari
Atunyẹwo iwadii jinlẹ wa ti superconductors ati awọn semikondokito, o han gbangba pe awọn nkan mejeeji ṣe awọn ipa pataki ni idagbasoke ti ala-ilẹ imọ-ẹrọ wa.
Semiconductors, pẹlu adaṣe adijositabulu wọn, ṣe agbara lilu ọkan oni nọmba ti awọn irinṣẹ lọpọlọpọ, lakoko ti awọn superconductors, pẹlu awọn agbara atako odo iyalẹnu wọn, dazzle ni awọn ohun elo ṣiṣe giga.
Awọn meji wọnyi, ni ero mi, ju awọn irinṣẹ imọ-ẹrọ lọ; wọn jẹ awọn ayaworan ile ti ojo iwaju wa, ṣiṣẹda awọn imọran ti yoo yi ọna igbesi aye, iṣẹ, ati ere pada.
Wọn ṣẹda ọpọlọpọ awọn anfani, lati awọn imotuntun kọnputa ti ilẹ-ilẹ si awọn solusan agbara alagbero. Awọn oluka ti o ni ibeere ni a gbaniyanju lati kopa ju ki wọn ṣakiyesi nikan.
Ṣọra fun awọn idagbasoke wọnyi nitori pe wọn tọka si orin aladun ti awọn imọran tuntun ti yoo tẹsiwaju lati ni ilọsiwaju si aye wa.
Superconductors ati awọn semikondokito yoo dajudaju wa ni iwaju ti ṣiṣe awọn ileri yẹn ṣẹ bi ọjọ iwaju ṣe wa pẹlu awọn iṣoro mejeeji ati awọn aye.
Fi a Reply