Ko pomislimo na elektronske naprave, pogosto pomislimo na to, kako hitro te naprave delujejo ali kako dolgo lahko napravo pred polnjenjem baterije. Večina ljudi ne pomisli, iz česa so sestavljene komponente njihovih elektronskih naprav. Medtem ko se vsaka naprava razlikuje po svoji zgradbi, je vsem tem napravam eno skupno - elektronska vezja s komponentami, ki vsebujejo kemične elemente silicij in germanij.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Silicij in germanij sta dva kemična elementa, imenovana metaloidi. Tako silicij kot germanij lahko kombiniramo z drugimi elementi, imenovanimi dopanti, za ustvarjanje polprevodniških elektronskih naprav, kot so diode, tranzistorji in fotoelektrične celice. Glavna razlika med silicijevimi in germanijevimi diodami je napetost, ki je potrebna za vklop diode (ali njeno nastavitev naprej). Silicijeve diode potrebujejo 0,7 volta, da postanejo usmerjene naprej, medtem ko germanijeve diode potrebujejo le 0,3 volta, da postanejo pristranske.
Kako povzročiti, da metaloidi prevajajo električne tokove
Germanij in silicij sta kemična elementa, imenovana metaloidi. Oba elementa sta krhka in imata kovinski lesk. Vsak od teh elementov ima zunanjo elektronsko lupino, ki vsebuje štiri elektrone; ta lastnost silicija in germanija otežuje, da bi bil kateri koli element v najčistejši obliki dober električni vodnik. Eden od načinov, da lahko metaloid prosto prevaja električni tok, je segrevanje. Z dodajanjem toplote se prosti elektroni v metaloidu hitreje premikajo in potujejo bolj svobodno, kar omogoča nanašanje električni tok, če je razlika v napetosti na metaloidu dovolj za skok v prevodnost pasu.
Predstavljamo dopata silicija in germanija
Drug način za spreminjanje električnih lastnosti germanija in silicija je vnos kemičnih elementov, imenovanih dopanti. Elemente, kot so bor, fosfor ali arzen, lahko najdemo na periodnem sistemu blizu silicija in germanija. Ko dopatante vnesemo v metaloid, dodajalec bodisi doda dodaten elektron zunanji elektronski ovojnici metaloida ali odvzame metaloidu enega od njegovih elektronov.
V praktičnem primeru diode je kos silicija dopiran z dvema različnima dodatkoma, kot sta bor na eni strani in arzen na drugi. Točka, kjer se bonirana stran z borom sreča z arzensko stranjo, se imenuje stičišče P-N. Za silicijevo diodo se dopirana z borom stran imenuje "silicij tipa P", ker uvedba bora odvzame siliciju elektron ali vnese elektronsko "luknjo". Vklopljeno na drugi strani silicij, dopiran z arzenom, imenujemo "silicij tipa N", ker doda elektron, kar olajša pretok električnega toka, ko na dioda.
Ker dioda deluje kot enosmerni ventil za pretok električnega toka, mora biti na obe polovici diode nameščen napetostni diferencial in mora biti nameščen v pravilnih regijah. V praksi to pomeni, da je treba pozitivni pol vira napajanja nanašati na žico, ki vodi do Material tipa P, medtem ko mora biti negativni pol nameščen na material tipa N, da dioda deluje elektrika. Ko se dioda pravilno napaja in dioda prevaja električni tok, naj bi bila dioda usmerjena naprej. Ko se negativni in pozitivni pol vira napajanja nanašata na materiale z nasprotno polarnostjo diode - pozitivni pol na N-tip materiala in negativni pol do materiala P-tipa - dioda ne prevaja električnega toka, stanje znano kot obratna pristranskost.
Razlika med germanijem in silicijem
Glavna razlika med germanijevimi in silicijevimi diodami je napetost, pri kateri začne električni tok prosto teči po diodi. Germanijeva dioda običajno začne voditi električni tok, ko napetost, ki je pravilno uporabljena na diodi, doseže 0,3 volta. Silicijeve diode zahtevajo več napetosti za vodenje toka; Potrebno je 0,7 volta, da se v silicijevi diodi ustvari položaj pristranskosti.