Az elektronikus eszközökre gondolva gyakran gondolunk arra, hogy ezek az eszközök milyen gyorsan működnek, vagy meddig működtethetjük az eszközt, mielőtt újratöltenénk az akkumulátort. Amire a legtöbb ember nem gondol, az az, hogy mik az elektronikus eszközeik alkatrészei. Míg mindegyik eszköz felépítésében különbözik, ezeknek az eszközöknek egy közös vonása van: a szilícium és a germánium kémiai elemeket tartalmazó alkatrészekkel rendelkező elektronikus áramkörök.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A szilícium és a germánium két kémiai elem, amelyeket metalloidoknak neveznek. A szilícium és a germánium kombinálható más adalékoknak nevezett elemekkel szilárdtest-elektronikai eszközök, például diódák, tranzisztorok és fotoelektromos cellák létrehozásához. A szilícium- és germániumdiódák közötti elsődleges különbség a dióda bekapcsolásához (vagy „előre torzulásához” szükséges) szükséges feszültség. A szilíciumdiódák 0,7 V-os előfeszültségűek, míg a germánium-diódák csak 0,3 V-ot igényelnek.
Hogyan lehet a metalloidokat elektromos áramra vezetni?
A germánium és a szilícium kémiai elemek, amelyeket metalloidoknak neveznek. Mindkét elem törékeny és fémes fényű. Ezen elemek mindegyikének van egy külső elektronhéja, amely négy elektront tartalmaz; a szilícium és a germánium ezen tulajdonsága megnehezíti, hogy bármelyik elem a legtisztább formájában jó elektromos vezető legyen. Az egyik mód arra, hogy a metalloid szabadon vezesse az elektromos áramot, az a melegítése. A hő hozzáadásával a metalloid szabad elektronjai gyorsabban mozognak és szabadabban haladnak, lehetővé téve az alkalmazásukat az elektromos áram akkor áramlik, ha a metalloidon átmenő feszültségkülönbség elegendő ahhoz, hogy a vezetésbe ugorjon Zenekar.
Dopantok bemutatása a szilíciumhoz és a germániumhoz
A germánium és a szilícium elektromos tulajdonságainak megváltoztatásának másik módja az adalékanyagok nevű kémiai elemek bevezetése. A szilícium és a germánium közelében található periódusos rendszerben olyan elemek találhatók, mint a bór, a foszfor vagy az arzén. Amikor adalékokat vezetnek be egy metalloidba, az adalék vagy extra elektront biztosít a metalloid külső elektronhéjához, vagy megfosztja a metalloidot az egyik elektronjától.
A dióda gyakorlati példájában egy darab szilíciumot két különböző adalékkal adalékolnak, például egyik oldalán bórral, másikon arzénnal. Azt a pontot, ahol a bórral adalékolt oldal találkozik az arzénnel adalékolt oldallal, P-N csomópontnak nevezzük. A szilícium-dióda esetében a bórral adalékolt oldalt „P-típusú szilíciumnak” nevezik, mivel a bór bevitele megfosztja az elektron szilíciumát, vagy elektron-lyukat vezet be. Tovább a másik oldalon az arzénnel adalékolt szilíciumot „N-típusú szilíciumnak” nevezik, mivel hozzáad egy elektront, amely megkönnyíti az elektromos áram áramlását, amikor feszültséget adnak a dióda.
Mivel a dióda egyirányú szelepként működik az elektromos áram áramlásához, feszültségkülönbségnek kell lennie a dióda két felére, és azt a megfelelő területeken kell alkalmazni. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy az áramforrás pozitív pólusát rá kell vezetni a vezetékre, amelyik felé megy P típusú anyag, míg a negatív pólust az N típusú anyagra kell alkalmazni, hogy a dióda vezethessen elektromosság. Ha a diódát megfelelően táplálják, és a dióda elektromos áramot vezet, akkor azt állítják, hogy a dióda előre torzított. Ha egy áramforrás negatív és pozitív pólusát a dióda ellentétes polaritású anyagaira alkalmazzuk - a pozitív pólus a N típusú anyag és negatív pólus a P típusú anyaghoz - a dióda nem vezet elektromos áramot, ezt az állapotot fordított előfeszítésnek nevezik.
A germánium és a szilícium közötti különbség
A germánium és a szilíciumdióda közötti fő különbség az a feszültség, amelynél az elektromos áram szabadon kezd áramolni a diódán. A germánium-dióda általában akkor kezd elektromos áramot vezetni, ha a diódán megfelelően alkalmazott feszültség eléri a 0,3 voltot. A szilíciumdiódák nagyobb feszültséget igényelnek az áram vezetéséhez; 0,7 volt kell ahhoz, hogy szilíciumdiódában előrehaladási helyzet alakuljon ki.