Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Hur man orsakar metalloider för att leda elektriska strömmar
- Vi presenterar Dopants till Silicon och Germanium
- Skillnaden mellan Germanium och Silicon
När vi tänker på elektroniska enheter tänker vi ofta på hur snabbt dessa enheter fungerar eller hur länge vi kan använda enheten innan batteriet laddas upp. Vad de flesta inte tänker på är vad komponenterna i deras elektroniska enheter är gjorda av. Medan varje enhet skiljer sig åt i sin konstruktion har dessa enheter alla en sak gemensamt - elektroniska kretsar med komponenter som innehåller de kemiska elementen kisel och germanium.
TL; DR (för lång; läste inte)
Kisel och germanium är två kemiska element som kallas metalloider. Både kisel och germanium kan kombineras med andra element som kallas dopanter för att skapa elektroniska enheter i fast tillstånd, såsom dioder, transistorer och fotoelektriska celler. Den primära skillnaden mellan kisel- och germaniumdioder är den spänning som krävs för att dioden ska slå på (eller bli ”framåtriktad”). Kiseldioder kräver 0,7 volt för att bli framåtriktade, medan germaniumdioder endast kräver 0,3 volt för att bli förspända.
Hur man orsakar metalloider för att leda elektriska strömmar
Germanium och kisel är kemiska element som kallas metalloider. Båda elementen är spröda och har en metallisk glans. Var och en av dessa element har ett yttre elektronskal som innehåller fyra elektroner; denna egenskap hos kisel och germanium gör det svårt för någon av elementen i sin renaste form att vara en god elektrisk ledare. Ett sätt att få en metalloid att leda elektrisk ström fritt är att värma upp den. Tillsats av värme gör att de fria elektronerna i en metalloid rör sig snabbare och rör sig mer fritt, vilket tillåter applicerad elektrisk ström att strömma om skillnaden i spänning över metalloiden räcker för att hoppa in i ledningsbandet.
Vi presenterar Dopants till Silicon och Germanium
Ett annat sätt att ändra de elektriska egenskaperna hos germanium och kisel är att införa kemiska element som kallas dopanter. Element som bor, fosfor eller arsenik finns på det periodiska bordet nära kisel och germanium. När dopmedel introduceras till en metalloid tillhandahåller dopningsmedlet antingen en extra elektron till metalloidens yttre elektronskal eller berövar metalloiden en av dess elektroner.
I det praktiska exemplet på en diod dopas en bit kisel med två olika dopmedel, såsom bor på ena sidan och arsenik på den andra. Punkten där den bor-dopade sidan möter den arsenik-dopade sidan kallas ett P-N-korsning. För en kiseldiode kallas den bor-dopade sidan "kisel av P-typ" eftersom införandet av bor berövar kisel från en elektron eller introducerar ett elektron "hål." På andra sidan kallas arsenikdopat kisel "N -typ kisel ”eftersom det lägger till en elektron, vilket gör det lättare för elektrisk ström att flöda när spänning ansluts till dioden.
Eftersom en diod fungerar som en envägsventil för flödet av elektrisk ström måste det finnas en spänningsskillnad anbringad på de två halvorna av dioden, och den måste appliceras i rätt områden. I praktiska termer innebär detta att den positiva polen hos en kraftkälla måste appliceras på tråden som går till P-typmaterialet, medan den negativa polen måste appliceras på N-typmaterialet för att dioden ska leda elektricitet. När ström appliceras korrekt på en diod och dioden leder elektrisk ström, sägs dioden vara framåtriktad. När de negativa och positiva polerna i en kraftkälla appliceras på motsatta polaritetsmaterial i en diod - positiv pol till N-typmaterial och negativ pol för P-typmaterial - leder en diod inte elektrisk ström, ett tillstånd känt som omvänd fördom.
Skillnaden mellan Germanium och Silicon
Huvudskillnaden mellan germanium- och kiseldioder är spänningen vid vilken den elektriska strömmen börjar flyta fritt över dioden. En germaniumdiod börjar vanligtvis leda elektrisk ström när spänningen korrekt appliceras över dioden når 0,3 volt. Kiseldioder kräver mer spänning för att leda ström; det tar 0,7 volt för att skapa en förspänningssituation i en kiseldiod.