도체, 부도체, 반도체, 초전도체의 차이가 무엇인지요?

Question

카이스트에서 초전도체 물질을 개발했다는 기사를 보게 되었는데 초전도체가 무엇이며, 도체, 부도체, 반도체와 차이와 어느 분야에서 쓰일 것인지 전문가 님들의 쉬운 설명 부탁드립니다.

Answer 1

도체(Conductor), 부도체(Insulator), 반도체(Semiconductor), 초전도체(Superconductor)는 물질의 전기 전도성과 관련된 속성에 따라 분류되는 다양한 물질 유형입니다.

1. 도체(Conductor):

   • 전류를 쉽게 통과시키는 물질입니다.

   • 전기를 흘려보내기에 필요한 전하를 가지고 있어 전류가 자유롭게 이동합니다.

   • 전자들이 자유롭게 움직일 수 있어 전기 전류가 쉽게 발생합니다.

   • 예시: 금속(동, 철, 알루미늄 등)은 대표적인 도체입니다.

2. 부도체(Insulator):

   • 전기를 거의 통과시키지 않는 물질입니다.

   • 전자들이 자유롭게 움직일 수 없어 전기 전류가 거의 발생하지 않습니다.

   • 대부분의 에너지 대역 전자가 꽉 차있어 전기적으로 차단되어 있습니다.

   • 예시: 플라스틱, 나무, 유리 등은 대표적인 부도체입니다.

3. 반도체(Semiconductor):

   • 도체와 부도체 사이에 위치하는 물질로서, 전기 전도성이 도체보다는 좋지만 부도체보다는 나쁩니다.

   • 외부 온도, 압력 또는 화학적 처리에 의해 전도성을 제어할 수 있습니다.

   • 도체로서의 역할과 부도체로서의 역할을 모두 수행할 수 있습니다.

   • 예시: 실리콘, 게르마늄 등은 대표적인 반도체입니다.

4. 초전도체(Superconductor):

   • 매우 낮은 온도에서만 동작하며, 특정 임계 온도(전이 온도) 이하에서는 저항이 거의 없는 상태로 전류를 흘려보냅니다.

   • 영 온도(Kelvin) 근처의 매우 낮은 온도에서만 발생하는 현상입니다.

   • 전기를 거의 손실없이 흘려보내기 때문에 대용량 전기 전송이나 자기공명 이미징(MRI) 등에 사용됩니다.

요약하면, 도체는 전기를 잘 통과시키는 물질, 부도체는 전기를 거의 통과시키지 않는 물질, 반도체는 도체와 부도체 사이에 위치하는 물질, 초전도체는 낮은 온도에서만 전기를 저항 없이 흘려보내는 특별한 물질입니다.