전자 장치를 생각할 때 우리는 종종 이러한 장치가 얼마나 빨리 작동하는지 또는 배터리를 충전하기 전에 장치를 얼마나 오래 작동 할 수 있는지에 대해 생각합니다. 대부분의 사람들은 전자 장치의 구성 요소가 무엇인지 생각하지 않습니다. 각 장치의 구조는 다르지만 이러한 장치는 모두 실리콘과 게르마늄 화학 원소를 포함하는 구성 요소가 포함 된 전자 회로라는 공통점이 있습니다.
TL; DR (너무 김; 읽지 않음)
실리콘과 게르마늄은 메탈 로이드라고하는 두 가지 화학 원소입니다. 실리콘과 게르마늄은 모두 다이오드, 트랜지스터 및 광전 셀과 같은 고체 전자 장치를 만들기 위해 도펀트라고하는 다른 요소와 결합 될 수 있습니다. 실리콘과 게르마늄 다이오드의 주요 차이점은 다이오드가 켜지는 데 필요한 (또는 "순방향 바이어스"상태가되는) 전압입니다. 실리콘 다이오드는 순방향 바이어스가되기 위해 0.7V가 필요하지만 게르마늄 다이오드는 순방향 바이어스가되는 데 0.3V 만 필요합니다.
메탈 로이드가 전류를 전도하게하는 방법
게르마늄과 실리콘은 메탈 로이드라는 화학 원소입니다. 두 요소 모두 깨지기 쉽고 금속 광택이 있습니다. 이 원소들 각각은 4 개의 전자를 포함하는 외부 전자 껍질을 가지고 있습니다. 실리콘과 게르마늄의 이러한 특성은 가장 순수한 형태의 원소가 좋은 전기 전도체가되기 어렵게 만듭니다. 메탈 로이드가 전류를 자유롭게 전도하게하는 한 가지 방법은 가열하는 것입니다. 열을 추가하면 준 금속의 자유 전자가 더 빨리 움직이고 더 자유롭게 이동하여 메탈 로이드 양단의 전압 차이가 전도로 뛰어 들기에 충분할 경우 흐르는 전류 밴드.
실리콘과 게르마늄에 대한 도펀트 소개
게르마늄과 실리콘의 전기적 특성을 변경하는 또 다른 방법은 도펀트라는 화학 원소를 도입하는 것입니다. 붕소, 인 또는 비소와 같은 원소는 실리콘과 게르마늄 근처의 주기율표에서 찾을 수 있습니다. 도펀트가 준 금속에 도입되면 도펀트는 준 금속의 외부 전자 껍질에 여분의 전자를 제공하거나 전자 중 하나의 준 금속을 박탈합니다.
다이오드의 실제 예에서 실리콘 조각은 한쪽에는 붕소, 다른쪽에는 비소와 같은 두 개의 다른 도펀트로 도핑됩니다. 붕소 도핑 된면이 비소 도핑 된면과 만나는 지점을 P-N 접합이라고합니다. 실리콘 다이오드의 경우 붕소가 도핑 된면을 "P 형 실리콘"이라고합니다. 붕소의 도입은 실리콘의 전자를 박탈하거나 전자 "정공"을 도입하기 때문입니다. 의 위에 다른 한편으로, 비소 도핑 된 실리콘은 전자를 추가하기 때문에“N 형 실리콘”이라고 불립니다. 이는 전압이 공급 될 때 전류가 흐르기 쉽게합니다. 다이오드.
다이오드는 전류 흐름에 대한 단방향 밸브 역할을하기 때문에 다이오드의 두 반쪽에 적용되는 전압 차이가 있어야하며 올바른 영역에 적용되어야합니다. 실제적으로 이것은 전원의 양극이 연결되는 전선에 적용되어야 함을 의미합니다. P 형 재료, 다이오드가 전도하려면 N 형 재료에 음극을 적용해야합니다. 전기. 다이오드에 전원이 제대로 공급되고 다이오드가 전류를 전도 할 때 다이오드는 순방향 바이어스라고합니다. 전원의 음극과 양극이 다이오드의 반대 극성 물질에 적용될 때 – 양극에서 N 형 재료 및 P 형 재료에 대한 음극 – 다이오드는 전류를 전도하지 않으며, 이를 역 바이어스라고합니다.
게르마늄과 실리콘의 차이점
게르마늄과 실리콘 다이오드의 주요 차이점은 전류가 다이오드를 통해 자유롭게 흐르기 시작하는 전압입니다. 게르마늄 다이오드는 일반적으로 다이오드에 적절하게 적용된 전압이 0.3V에 도달하면 전류를 전도하기 시작합니다. 실리콘 다이오드는 전류를 전도하기 위해 더 많은 전압을 필요로합니다. 실리콘 다이오드에서 순방향 바이어스 상황을 생성하려면 0.7V가 필요합니다.
