Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Hogyan lehet a metalloidokat elektromos áramok vezetésére?
- A dopánsok bemutatása a szilíciumhoz és a germániumhoz
- A különbség a germánium és a szilícium között
Amikor elektronikus eszközökre gondolunk, gyakran gondolkodunk azon, hogy ezek az eszközök milyen gyorsan működnek, vagy mennyi ideig tudjuk működtetni a készüléket, mielőtt az akkumulátort újratöltenék. A legtöbb ember nem gondol arra, hogy mi készül az elektronikus eszközök alkatrészei. Bár az egyes készülékek felépítése különbözik, ezeknek az eszközöknek mindössze egy közös vonása van: elektronikus áramkörök olyan alkatrészekkel, amelyek szilíciumot és germániumot tartalmaznak.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A szilícium és a germánium két kémiai elem, az úgynevezett metalloidok. A szilícium és a germánium kombinálható más elemekkel, úgynevezett segédanyagokkal, szilárdtest elektronikai eszközök, például diódák, tranzisztorok és fotoelemek létrehozásához. A szilícium és a germánium diódák közötti elsődleges különbség a dióda bekapcsolásához (vagy „előre-előfeszítéshez”) szükséges feszültség. A szilícium-diódáknak 0,7 voltra van szükségük az előre-előfeszítéshez, míg a germánium-diódákhoz csak 0,3 volt szükséges az előre-előfeszítéshez.
Hogyan lehet a metalloidokat elektromos áramok vezetésére?
A germánium és a szilícium olyan kémiai elemek, amelyeket metalloidoknak neveznek. Mindkét elem törékeny és fémes fényű. Ezen elemek mindegyikének van egy külső elektronhéja, amely négy elektronot tartalmaz; ez a szilícium és a germánium tulajdonsága megnehezíti, hogy a legtisztább formájú elemek bármelyike jó elektromos vezető legyen. Az egyik módja annak, hogy egy metalloid szabadon vezesse az elektromos áramot, az, hogy melegíti. Hő hozzáadása miatt a metalloidban lévő szabad elektronok gyorsabban mozognak és szabadabban mozognak, lehetővé téve az alkalmazott elektromos áram áramlását, ha a fémfém közötti feszültségkülönbség elegendő ahhoz, hogy a vezető sávba ugorjon.
A dopánsok bemutatása a szilíciumhoz és a germániumhoz
A germánium és a szilícium elektromos tulajdonságainak megváltoztatásának másik módja az adalékanyagoknak nevezett kémiai elemek bevezetése. Olyan elemek, mint a bór, a foszfor vagy az arzén, megtalálhatók a periódusos táblán a szilícium és a germánium közelében. Amikor az adalékanyagokat egy metalloidba vezetik, akkor az adalékanyag vagy extra elektronot szolgáltat a metalloid külső elektronhéjához, vagy megfosztja a metalloidot egyik elektronától.
A dióda gyakorlati példájában egy darab szilícium-dioxidot két különféle adalékanyaggal adalékolnak, mint például az egyik oldalon a bór és a másikon az arzén. Azon a ponton, ahol a bór-adalékolt oldal megfelel az arzén-adalékolt oldalnak, P-N-csomópontnak nevezzük. Egy szilícium dióda esetében a bór-adalékolt oldalt „P-típusú szilíciumnak” nevezzük, mert a bór bevezetése megfosztja a szilíciumot egy elektrontól vagy létrehoz egy elektron „lyukat”. Másrészt az arzén-adalékolt szilícium „N” típusú szilícium ”, mert hozzáad egy elektronot, amely megkönnyíti az elektromos áram áramlását, amikor a diódára feszültség kerül.
Mivel a dióda egyirányú szelepként működik az elektromos áram áramlása szempontjából, a dióda két felére feszültségkülönbséget kell alkalmazni, és azt a megfelelő régiókban kell alkalmazni. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy az energiaforrás pozitív pólusát a P-típusú anyaghoz vezető huzalra kell helyezni, míg a negatív pólt az N-típusú anyaghoz kell alkalmazni, hogy a dióda áramot vegyen. Amikor a diódát megfelelő módon táplálják, és a dióda elektromos áramot vezet, akkor azt mondják, hogy előre láthatóan előfeszített. Amikor az energiaforrás negatív és pozitív pólusait a dióda ellentétes polaritású anyagaira alkalmazzák - pozitív pólus az N típusú anyaghoz és negatív pólus a P típusú anyaghoz -, a dióda nem vezet elektromos áramot, ezt az állapotot reverz-torzítás.
A különbség a germánium és a szilícium között
A germánium és a szilícium dióda közötti fő különbség az a feszültség, amelyen az elektromos áram szabadon áramlik a diódán. A germánium dióda tipikusan akkor kezd villamos áramot vezetni, amikor a dióda helyes feszültsége eléri a 0,3 voltot. A szilícium-diódáknak nagyobb feszültségre van szükségük az áramvezetéshez; 0,7 V-ra van szükség, hogy előrelátható helyzetet hozzon létre egy szilícium-diodiában.