Elektronik cihazları düşündüğümüzde çoğu zaman bu cihazların ne kadar hızlı çalıştığını veya bataryayı şarj etmeden önce cihazı ne kadar süre çalıştırabileceğimizi düşünürüz. Çoğu insanın düşünmediği şey, elektronik cihazlarındaki bileşenlerin neyden yapıldığıdır. Her cihazın yapısı farklı olsa da, bu cihazların hepsinin ortak bir noktası vardır: silikon ve germanyum kimyasal elementlerini içeren bileşenlere sahip elektronik devreler.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Silikon ve germanyum, metaloid adı verilen iki kimyasal elementtir. Hem silikon hem de germanyum, diyotlar, transistörler ve fotoelektrik hücreler gibi katı hal elektronik cihazları oluşturmak için dopant adı verilen diğer elementlerle birleştirilebilir. Silisyum ve germanyum diyotlar arasındaki temel fark, diyotun açılması (veya “ileri taraflı” hale gelmesi) için gereken voltajdır. Silisyum diyotların ileri taraflı olması için 0,7 volt gerekirken, germanyum diyotların ileri taraflı olması için sadece 0,3 volt gerekir.
Metaloidlerin Elektrik Akımlarını İletmesine Nasıl Neden Olur?
Germanyum ve silikon, metaloid adı verilen kimyasal elementlerdir. Her iki element de kırılgandır ve metalik bir parlaklığa sahiptir. Bu elementlerin her biri, dört elektron içeren bir dış elektron kabuğuna sahiptir; silisyum ve germanyumun bu özelliği, en saf haliyle her iki elementin de iyi bir elektrik iletkeni olmasını zorlaştırır. Bir metaloidin elektrik akımını serbestçe iletmesini sağlamanın bir yolu onu ısıtmaktır. Isı eklemek, metaloiddeki serbest elektronların daha hızlı hareket etmesine ve daha serbest hareket etmesine neden olarak, Metaloid üzerindeki voltaj farkı iletkenliğe atlamak için yeterliyse, elektrik akımı akacak grup.
Dopantların Silikon ve Germanyum ile Tanıtılması
Germanyum ve silisyumun elektriksel özelliklerini değiştirmenin bir başka yolu da dopant adı verilen kimyasal elementleri tanıtmaktır. Bor, fosfor veya arsenik gibi elementler periyodik tabloda silisyum ve germanyumun yanında bulunabilir. Dopantlar bir metaloide eklendiğinde, dopant ya metaloidin dış elektron kabuğuna fazladan bir elektron sağlar ya da metaloidi elektronlarından birinden yoksun bırakır.
Bir diyotun pratik örneğinde, bir silikon parçası bir tarafta boron ve diğer tarafta arsenik gibi iki farklı katkı maddesi ile katkılanmıştır. Bor katkılı tarafın arsenik katkılı tarafla buluştuğu noktaya P-N eklemi denir. Bir silikon diyot için, bor katkılı taraf "P-tipi silikon" olarak adlandırılır çünkü bor eklenmesi silikonu bir elektrondan yoksun bırakır veya bir elektron "deliği" oluşturur. açık Öte yandan, arsenik katkılı silikona “N-tipi silikon” denir, çünkü bir elektron ekler, bu da voltaj uygulandığında elektrik akımının akmasını kolaylaştırır. diyot.
Bir diyot, elektrik akımının akışı için tek yönlü bir valf görevi gördüğünden, diyotun iki yarısına uygulanan bir voltaj farkı olmalı ve doğru bölgelere uygulanmalıdır. Pratik anlamda, bu, bir güç kaynağının pozitif kutbunun, güç kaynağına giden tele uygulanması gerektiği anlamına gelir. P tipi malzeme, diyotun iletebilmesi için negatif kutup N tipi malzemeye uygulanmalıdır. elektrik. Bir diyota güç düzgün bir şekilde uygulandığında ve diyot elektrik akımı ilettiğinde, diyotun ileri yönlü olduğu söylenir. Bir güç kaynağının negatif ve pozitif kutupları, bir diyotun zıt kutuplu malzemelerine uygulandığında - pozitif kutup N-tipi malzeme ve P-tipi malzemeye negatif kutup - bir diyot elektrik akımını iletmez, bu durum ters önyargı olarak bilinir.
Germanyum ve Silikon Arasındaki Fark
Germanyum ve silikon diyotlar arasındaki temel fark, elektrik akımının diyot boyunca serbestçe akmaya başladığı voltajdır. Bir germanyum diyot, diyot boyunca uygun şekilde uygulanan voltaj 0,3 volta ulaştığında tipik olarak elektrik akımı iletmeye başlar. Silikon diyotlar, akımı iletmek için daha fazla voltaj gerektirir; bir silikon diyotta bir ileri önyargı durumu oluşturmak için 0,7 volt gerekir.