Obsah
- TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
- Ako spôsobiť metaloidy na vedenie elektrických prúdov
- Predstavujeme Dopantov pre Silicon a Germanium
- Rozdiel medzi germániom a kremíkom
Keď premýšľame o elektronických zariadeniach, často premýšľame o tom, ako rýchlo tieto zariadenia fungujú alebo ako dlho dokážeme zariadenie prevádzkovať pred nabíjaním batérie. Väčšina ľudí si neuvažuje o tom, z čoho sú komponenty ich elektronických zariadení vyrobené. Aj keď sa každé zariadenie líši svojou konštrukciou, všetky tieto zariadenia majú spoločné jedno - elektronické obvody s komponentmi, ktoré obsahujú chemické prvky kremík a germánium.
TL; DR (príliš dlho; neprečítané)
Kremík a germánium sú dva chemické prvky nazývané metaloidy. Kremík aj germánium sa môžu kombinovať s inými prvkami nazývanými dopanty, aby sa vytvorili polovodičové elektronické zariadenia, ako sú diódy, tranzistory a fotoelektrické články. Primárny rozdiel medzi kremíkovými a germániovými diódami je napätie potrebné na zapnutie diódy (alebo jej „predpätie vpred“). Kremíkové diódy vyžadujú 0,7 V, aby sa dostali do predsunutej polohy, zatiaľ čo germániové diódy vyžadujú iba 0,3 V, aby sa dostali do predsunutej polohy.
Ako spôsobiť metaloidy na vedenie elektrických prúdov
Germánium a kremík sú chemické prvky nazývané metaloidy. Oba prvky sú krehké a majú kovový lesk. Každý z týchto prvkov má vonkajší obal elektrónov, ktorý obsahuje štyri elektróny; táto vlastnosť kremíka a germánia sťažuje, aby bol ktorýkoľvek prvok vo svojej najčistejšej forme dobrý elektrický vodič. Jedným zo spôsobov, ako spôsobiť, že metaloid voľne vedie elektrický prúd, je jeho zahriatie. Prídavok tepla spôsobuje, že voľné elektróny v metaloide sa pohybujú rýchlejšie a voľnejšie sa pohybujú, čo umožňuje prúdeniu privádzaného elektrického prúdu, ak je rozdiel v napätí v metaloide dostatočný na to, aby skočil do vodivého pásma.
Predstavujeme Dopantov pre Silicon a Germanium
Ďalším spôsobom, ako zmeniť elektrické vlastnosti germánia a kremíka, je zavedenie chemických prvkov nazývaných dopanty. Prvky ako bór, fosfor alebo arzén sa nachádzajú v periodickej tabuľke v blízkosti kremíka a germánia. Keď sa dopujúce látky zavedú do metaloidu, dopant buď poskytne ďalší elektrón do vonkajšieho plášťa elektrónov metaloidu, alebo zbaví metaloid jedného z jeho elektrónov.
V praktickom príklade diódy je kus kremíka dopovaný dvoma rôznymi prísadami, ako je bór na jednej strane a arzén na strane druhej. Bod, v ktorom sa strana dotovaná bórom stretne so stranou dotovanou arzénom, sa nazýva križovatka P-N. V prípade kremíkovej diódy sa bórom dopovaná strana nazýva „kremík typu P“, pretože zavedenie bóru zbavuje kremík elektrónu alebo zavádza elektrónovú „dieru“. Na druhej strane sa kremík dopovaný arzénom nazýva „N“ -typ kremíka “, pretože pridáva elektrón, ktorý uľahčuje tok elektrického prúdu, keď je na diódu privedené napätie.
Pretože dióda funguje ako jednosmerný ventil na prúdenie elektrického prúdu, musí existovať napäťový rozdiel aplikovaný na dve polovice diódy a musí byť aplikovaný v správnych oblastiach. V praxi to znamená, že kladný pól zdroja energie musí byť privedený na vodič vedúci k materiálu typu P, zatiaľ čo záporný pól musí byť aplikovaný na materiál typu N, aby dióda viedla elektrinu. Ak je na diódu správne privedená energia a dioda vedie elektrický prúd, dióda je označená ako predpäťová. Keď sú záporné a kladné póly zdroja energie aplikované na materiály s opačnou polaritou diódy - kladný pól na materiál typu N a záporný pól na materiál typu P, dióda nevedie elektrický prúd, stav známy ako v závernom smere.
Rozdiel medzi germániom a kremíkom
Hlavný rozdiel medzi germániovými a kremíkovými diódami je napätie, pri ktorom elektrický prúd začína voľne prúdiť cez diódu. Germániová dióda typicky začína viesť elektrický prúd, keď napätie správne pripojené cez diódu dosiahne 0,3 voltu. Kremíkové diódy vyžadujú viac napätia na vedenie prúdu; trvá 0,7 voltu, aby sa vytvorila situácia v oblasti predpätia v kremíkovej dióde.