როდესაც ელექტრონულ მოწყობილობებზე ვფიქრობთ, ხშირად ვფიქრობთ იმაზე, თუ რამდენად სწრაფად მუშაობენ ეს მოწყობილობები ან რამდენ ხანს შეგვიძლია აპარატის დატვირთვა ბატარეის დატენამდე. რაზეც ადამიანების უმეტესობა არ ფიქრობს არის ის, თუ რისგან შედგება მათი ელექტრონული მოწყობილობების კომპონენტები. მიუხედავად იმისა, რომ თითოეული მოწყობილობა განსხვავდება თავისი კონსტრუქციით, ამ მოწყობილობებს ყველას აქვს ერთი საერთო - ელექტრონული სქემები კომპონენტებით, რომლებიც შეიცავს ქიმიურ ელემენტებს სილიციუმსა და გერმანიუმს.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
სილიციუმი და გერმანიუმი ორი ქიმიური ელემენტია, რომლებსაც მეტალოიდებს უწოდებენ. როგორც სილიციუმი, ასევე გერმანიუმი შეიძლება გაერთიანდეს სხვა ელემენტებთან, რომლებსაც ეწოდება დოპანტები, მყარი სახელმწიფო ელექტრონული მოწყობილობების შესაქმნელად, როგორიცაა დიოდები, ტრანზისტორები და ფოტოელექტრული უჯრედები. ძირითადი განსხვავება სილიციუმისა და გერმანიუმის დიოდებს შორის არის ძაბვა, რომელიც საჭიროა დიოდის ჩართვისთვის (ან გახდეს "წინდახედული"). სილიციუმის დიოდებს სჭირდებათ 0.7 ვოლტი, რომ გახდნენ მიკერძოებული, ხოლო გერმანიუმის დიოდებში საჭიროა მხოლოდ 0.3 ვოლტი, რომ გახდნენ წინა მიკერძოებული.
როგორ მოვახდინოთ მეტალოიდების ელექტროენერგიის გატარება
გერმანიუმი და სილიციუმი ქიმიური ელემენტებია, რომლებსაც მეტალოიდები ეწოდება. ორივე ელემენტი მყიფეა და აქვს მეტალის ბრწყინვალება. თითოეულ ამ ელემენტს აქვს გარე ელექტრონული გარსი, რომელიც შეიცავს ოთხ ელექტრონს; სილიციუმისა და გერმანიუმის ეს თვისება ართულებს რომ სუფთა ელემენტის მქონე რომელიმე ელემენტი იყოს კარგი ელექტრული გამტარი. მეტალოიდის ელექტროენერგიის თავისუფლად გადატანის ერთ-ერთი გზაა მისი გახურება. სითბოს დამატება იწვევს მეტალოიდში თავისუფალი ელექტრონების უფრო სწრაფად გადაადგილებას და უფრო თავისუფლად მოძრაობას, რაც საშუალებას იძლევა ელექტროენერგია რომ შემოვა, თუ მეტალოიდში ძაბვის სხვაობა საკმარისია გამტარობაში გადასასვლელად ბენდი
დოპანტების გაცნობა სილიციუმსა და გერმანიუმში
გერმანიუმის და სილიციუმის ელექტრული თვისებების შეცვლის კიდევ ერთი გზაა ქიმიური ელემენტების დანერგვა, რომლებსაც ეწოდება დოფანტები. ელემენტები, როგორიცაა ბორი, ფოსფორი ან დარიშხანი, გვხვდება პერიოდულ სისტემაში სილიციუმისა და გერმანიუმის მახლობლად. როდესაც დოპანტები შეჰყავთ მეტალოიდს, დოპანტი ან უზრუნველყოფს დამატებით ელექტრონს მეტალოიდის გარე ელექტრონული გარსისთვის, ან მეტალოიდს ართმევს ერთ ელექტრონს.
დიოდის პრაქტიკულ მაგალითში, სილიციუმის ნაწილაკს ასმევენ ორი განსხვავებული დოპანტით, მაგალითად, ბორი ერთ მხარეს და დარიშხანი მეორეზე. წერტილს, სადაც ბორის დოპინგის მხარე ხვდება დარიშხანის დოპინგ მხარეს, ეწოდება P-N კვანძი. სილიციუმის დიოდისთვის ბორის დოპინგ მხარეს უწოდებენ "P ტიპის სილიციუმს", რადგან ბორის შეყვანა სილიციუმს ართმევს ელექტრონს ან ელექტრონის "ხვრელს" შემოაქვს. ჩართულია მეორე მხარეს, დარიშხანის დოპით შემცველ სილიციუმს უწოდებენ "N ტიპის სილიციუმს", რადგან იგი ამატებს ელექტრონს, რაც აადვილებს ელექტროენერგიის დინებას, დიოდი.
ვინაიდან დიოდი ერთმხრივი სარქვლის როლს ასრულებს ელექტრული დენის მოძრაობისთვის, დიოდის ორ ნახევარზე უნდა არსებობდეს ძაბვის დიფერენციალი და იგი უნდა იქნას გამოყენებული სწორ რეგიონებში. პრაქტიკული თვალსაზრისით, ეს ნიშნავს, რომ ენერგიის წყაროს პოზიტიური პოლუსი უნდა იქნას გამოყენებული მავთულხლართზე P ტიპის მასალა, ხოლო უარყოფითი პოლუსი უნდა იქნას გამოყენებული N ტიპის მასალაზე დიოდის გასატარებლად ელექტროობა. როდესაც დიოდზე ძალა სწორად გამოიყენება, ხოლო დიოდი ელექტროენერგიას ატარებს, ამბობენ, რომ დიოდი არის მიკერძოებული. როდესაც ენერგიის წყაროს ნეგატიური და პოზიტიური პოლუსები გამოიყენება დიოდის საპირისპირო პოლარობის მასალებზე - პოზიტიური პოლუსი N ტიპის მასალა და უარყოფითი პოლუსი P ტიპის მასალის მიმართ - დიოდი არ ატარებს ელექტროენერგიას, მდგომარეობა ცნობილია როგორც უკუქცევითი ტენდენცია.
განსხვავება გერმანიუმსა და სილიციუმს შორის
გერმანიუმისა და სილიციუმის დიოდებს შორის მთავარი განსხვავებაა ძაბვა, რომლის დროსაც ელექტრული დინება თავისუფლად იწყებს დიოდზე გადაადგილებას. გერმანიუმის დიოდი, როგორც წესი, იწყებს ელექტრული დენის გატარებას, როდესაც დიოდზე სწორად გამოყენებული ძაბვა მიაღწევს 0,3 ვოლტს. სილიციუმის დიოდები უფრო მეტ ძაბვას საჭიროებს დენის ჩასატარებლად; საჭიროა 0.7 ვოლტი სილიციუმის დიოდში წინა – მიკერძოებული ვითარების შესაქმნელად.