Karakteristik af Silicon & Germanium Diodes

Når vi tænker på elektroniske enheder, tænker vi ofte på, hvor hurtigt disse enheder fungerer, eller hvor længe vi kan betjene enheden, før du genoplader batteriet. Hvad de fleste mennesker ikke tænker på, er, hvad komponenterne i deres elektroniske enheder er lavet af. Mens hver enhed adskiller sig i sin konstruktion, har disse enheder alle en ting til fælles - elektroniske kredsløb med komponenter, der indeholder de kemiske elementer silicium og germanium.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Silicon og germanium er to kemiske elementer kaldet metalloider. Både silicium og germanium kan kombineres med andre elementer kaldet dopanter for at skabe solid state elektroniske enheder, såsom dioder, transistorer og fotoelektriske celler. Den primære forskel mellem silicium- og germaniumdioder er den spænding, der er nødvendig for, at dioden kan tænde (eller blive "forspændt"). Siliciumdioder kræver 0,7 volt at blive forspændt, mens germaniumdioder kræver kun 0,3 volt for at blive forspændt.

Hvordan man forårsager metalloider til at udføre elektriske strømme

Germanium og silicium er kemiske elementer kaldet metalloider. Begge elementer er skøre og har en metallisk glans. Hvert af disse elementer har en ydre elektronskal, der indeholder fire elektroner; denne egenskab af silicium og germanium gør det vanskeligt for ethvert element i sin reneste form at være en god elektrisk leder. En måde at få en metalloid til at udføre elektrisk strøm frit er at opvarme det. Ved at tilføje varme får de frie elektroner i en metalloid til at bevæge sig hurtigere og rejse mere frit, så den tilførte elektriske strøm kan strømme, hvis forskellen i spænding på tværs af metalloid er nok til at hoppe ind i ledningsbåndet.

Introduktion af dopanter til silicium og Germanium

En anden måde at ændre de elektriske egenskaber ved germanium og silicium er at introducere kemiske elementer kaldet dopanter. Elementer som bor, fosfor eller arsen kan findes på det periodiske bord nær silicium og germanium. Når dopanter introduceres til en metalloid, giver dopanten enten en ekstra elektron til metalloidens ydre elektronskal eller fratager metalloidet af en af ​​dets elektroner.

I et praktisk eksempel på en diode er et stykke silicium er doteret med to forskellige doteringsmidler, såsom bor på den ene side og arsen på den anden. Det punkt, hvor den bordoterede side møder den arsen-doterede side, hedder et P-N-kryds. For en siliciumdiode kaldes den bordoterede side "P-type silicium", fordi indførelsen af ​​bor berøver siliconen af ​​en elektron eller introducerer et elektronhul. På den anden side kaldes arsen-doteret silicium "N -type silicium ", fordi det tilføjer en elektron, som gør det lettere for elektrisk strøm at strømme, når spænding påføres dioden.

Da en diode virker som en envejsventil til strømmen af ​​elektrisk strøm, Der skal være en spændingsdifferens påtrykt de to halvdele af dioden, og den skal påføres i de rigtige områder. I praksis betyder det, at den positive pol på en strømkilde skal påføres ledningen, der går til P-typen, mens negativpolen skal påføres N-type-materialet for dioden til at lede elektricitet. Når strømmen påføres korrekt på en diode, og dioden udfører elektrisk strøm, siges dioden at være forspændt. Når de negative og positive poler af en strømkilde påføres modsatte polaritetsmaterialer fra en diode-positiv stang til N-type materiale og negativ stang til P-type materiale - diode ikke fører elektrisk strøm, en tilstand kendt som omvendt bias.

Forskellen mellem germanium og silicium

Hovedforskellen mellem germanium og siliciumdioder er den spænding, hvor elektrisk strøm begynder at strømme frit over dioden. En germaniumdiode begynder typisk at føre elektrisk strøm, når spændingen korrekt påtrykt over dioden når 0,3 volt. Siliciumdioder kræver mere spænding til at udføre strøm; det tager 0,7 volt at skabe en forspændingssituation i en siliciumdiode.