Charakterystyka diod krzemu i germanu

Zawartość

• TL; DR (Too Long; Didnt Read)
• Jak powodować metaloidy w przewodzeniu prądów elektrycznych
• Przedstawiamy domieszki krzemu i germanu
• Różnica między germanem a krzemem

Kiedy myślimy o urządzeniach elektronicznych, często myślimy o tym, jak szybko działają te urządzenia lub jak długo możemy je obsługiwać przed naładowaniem akumulatora. Większość ludzi nie myśli o tym, z czego wykonane są elementy ich urządzeń elektronicznych. Chociaż każde urządzenie różni się budową, wszystkie te urządzenia mają jedną wspólną cechę - obwody elektroniczne z komponentami zawierającymi pierwiastki chemiczne krzem i german.

TL; DR (Too Long; Didnt Read)

Krzem i german to dwa pierwiastki chemiczne zwane metaloidami. Zarówno krzem, jak i german można łączyć z innymi pierwiastkami zwanymi domieszkami, aby tworzyć półprzewodnikowe urządzenia elektroniczne, takie jak diody, tranzystory i ogniwa fotoelektryczne. Podstawową różnicą między diodami krzemową i germańską jest napięcie potrzebne do włączenia diody (lub „przesunięcia się do przodu”). Diody krzemowe wymagają napięcia o wartości 0,7 V, a diody germanowe potrzebują tylko 0,3 V, aby uzyskać napięcie do przodu.

Jak powodować metaloidy w przewodzeniu prądów elektrycznych

German i krzem to pierwiastki chemiczne zwane metaloidami. Oba elementy są kruche i mają metaliczny połysk. Każdy z tych elementów ma zewnętrzną powłokę elektronową, która zawiera cztery elektrony; ta właściwość krzemu i germanu utrudnia obu pierwiastkom w najczystszej postaci bycie dobrym przewodnikiem elektrycznym. Jednym ze sposobów spowodowania, że ​​metaloid swobodnie przewodzi prąd elektryczny, jest jego podgrzanie. Dodanie ciepła powoduje, że wolne elektrony w metaloidie poruszają się szybciej i poruszają się swobodniej, umożliwiając przepływ przyłożonego prądu elektrycznego, jeśli różnica napięć na metaloidie wystarczy do przeskoczenia do pasma przewodzenia.

Przedstawiamy domieszki krzemu i germanu

Innym sposobem zmiany właściwości elektrycznych germanu i krzemu jest wprowadzenie pierwiastków chemicznych zwanych domieszkami. Pierwiastki takie jak bor, fosfor lub arsen znajdują się na układzie okresowym pierwiastków w pobliżu krzemu i germanu. Kiedy domieszki są wprowadzane do metaloidu, domieszka albo dostarcza dodatkowy elektron do zewnętrznej powłoki elektronowej metaloidu, albo pozbawia metaloid jednego z jego elektronów.

W praktycznym przykładzie diody kawałek krzemu domieszkowany jest dwoma różnymi domieszkami, takimi jak bor z jednej strony i arsen z drugiej. Punkt, w którym strona domieszkowana borem styka się z domieszką arsenu, nazywa się złączem P-N. W przypadku diody krzemowej strona domieszkowana borem jest nazywana „krzemem typu P”, ponieważ wprowadzenie boru pozbawia krzem elektronu lub wprowadza „dziurę elektronową”. Z drugiej strony krzem domieszkowany arsenem nosi nazwę „N -typ krzemu ”, ponieważ dodaje elektron, co ułatwia przepływ prądu elektrycznego, gdy napięcie jest przyłożone do diody.

Ponieważ dioda działa jak zawór jednokierunkowy dla przepływu prądu elektrycznego, do obu połówek diody musi być zastosowana różnica napięć i musi ona być zastosowana we właściwych obszarach. W praktyce oznacza to, że biegun dodatni źródła zasilania musi być przyłożony do drutu prowadzącego do materiału typu P, podczas gdy biegun ujemny musi być przyłożony do materiału typu N, aby dioda przewodziła prąd. Gdy moc jest doprowadzana prawidłowo do diody, a dioda przewodzi prąd elektryczny, mówi się, że dioda jest skierowana do przodu. Gdy ujemne i dodatnie bieguny źródła zasilania zostaną przyłożone do materiałów o przeciwnej biegunowości diody - biegun dodatni do materiału typu N i biegun ujemny do materiału typu P - dioda nie przewodzi prądu elektrycznego, co jest znane jako stronniczość.

Różnica między germanem a krzemem

Główną różnicą między diodami germanu i krzemu jest napięcie, przy którym prąd elektryczny zaczyna swobodnie przepływać przez diodę. Dioda germanowa zwykle zaczyna przewodzić prąd elektryczny, gdy odpowiednio przyłożone do niej napięcie osiągnie 0,3 wolta. Diody krzemowe wymagają większego napięcia do przewodzenia prądu; potrzeba 0,7 woltów, aby stworzyć sytuację polaryzacji w przód w diodzie krzemowej.