Когато мислим за електронни устройства, често мислим колко бързо работят тези устройства или колко дълго можем да работим с устройството, преди да презаредим батерията. Това, за което повечето хора не мислят, е от какво са направени компонентите в техните електронни устройства. Докато всяко устройство се различава по своята конструкция, всички тези устройства имат едно общо нещо - електронни схеми с компоненти, които съдържат химичните елементи силиций и германий.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Силиций и германий са два химични елемента, наречени металоиди. Както силиций, така и германий могат да се комбинират с други елементи, наречени добавки, за да се създадат електронни устройства в твърдо състояние, като диоди, транзистори и фотоелектрически клетки. Основната разлика между силициевите и германиевите диоди е напрежението, необходимо за диода да се включи (или да стане „пристрастен напред“). Силициевите диоди изискват 0,7 волта, за да станат пристрастни, докато германиевите диоди изискват само 0,3 волта, за да станат пристрастни.
Как да предизвикам металоиди за провеждане на електрически токове
Германий и силиций са химични елементи, наречени металоиди. И двата елемента са чупливи и имат метален блясък. Всеки от тези елементи има външна електронна обвивка, която съдържа четири електрона; това свойство на силиций и германий затруднява и двата елемента в най-чистата му форма да бъдат добър електрически проводник. Един от начините да накарате металоид да провежда електрически ток свободно е да го нагрее. Добавянето на топлина кара свободните електрони в металоида да се движат по-бързо и да се движат по-свободно, което позволява прилагането електрически ток да тече, ако разликата в напрежението в металоида е достатъчна, за да скочи в проводимостта банда.
Представяне на допанти за силиций и германий
Друг начин за промяна на електрическите свойства на германия и силиция е въвеждането на химични елементи, наречени добавки. Елементи като бор, фосфор или арсен могат да бъдат намерени в периодичната таблица в близост до силиций и германий. Когато добавките се въвеждат в металоид, добавката или осигурява допълнителен електрон към външната електронна обвивка на металоида, или лишава металоида от един от неговите електрони.
В практичния пример за диод парче силиций е легирано с две различни добавки, като бор от едната страна и арсен от другата. Точката, в която страната, легирана с бор, се среща с арсенова, се нарича кръстовище P-N. За силициев диод бордопираната страна се нарича „силиций от тип P“, тъй като въвеждането на бор лишава силиция от електрон или въвежда електронна „дупка“. На от другата страна, легиран с арсен силиций се нарича „силиций от N-тип“, тъй като добавя електрон, което улеснява протичането на електрически ток при подаване на напрежение към диод.
Тъй като диодът действа като еднопосочен клапан за протичане на електрически ток, трябва да има диференциал на напрежението, приложен към двете половини на диода и той да се прилага в правилните области. На практика това означава, че положителният полюс на източник на захранване трябва да се приложи към проводника, водещ към P-тип материал, докато отрицателният полюс трябва да бъде приложен към N-тип материал, за да може диодът да провежда електричество. Когато мощността е приложена правилно към диод и диодът провежда електрически ток, се казва, че диодът е пристрастен напред. Когато отрицателните и положителните полюси на източника на енергия се прилагат към материалите с противоположна полярност на диод - положителен полюс към Материал от тип N и отрицателен полюс към материал от тип P - диодът не провежда електрически ток, състояние, известно като обратно пристрастие.
Разликата между германий и силиций
Основната разлика между германиевите и силициевите диоди е напрежението, при което електрическият ток започва да тече свободно през диода. Германиевият диод обикновено започва да провежда електрически ток, когато напрежението, приложено правилно през диода, достигне 0,3 волта. Силициевите диоди изискват повече напрежение за провеждане на ток; отнема 0,7 волта, за да се създаде ситуация с отклонение напред в силициев диод.
