Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Kuinka aiheuttaa metalloideja sähkövirtojen johtamiseen
- Esittelyssä lisäaineet piille ja germaaniumille
- Ero germaniumin ja piin välillä
Kun ajatellaan elektronisia laitteita, mietimme usein, kuinka nopeasti nämä laitteet toimivat tai kuinka kauan voimme käyttää laitetta ennen akun lataamista. Useimmat ihmiset eivät ajattele sitä, mistä heidän elektronisten laitteidensa komponentit on tehty. Vaikka jokaisella laitteella on rakenteeltaan eroja, kaikilla näillä laitteilla on yksi yhteinen asia - elektroniset piirit, joiden komponentit sisältävät piin ja germaniumin kemialliset elementit.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Pii ja germanium ovat kaksi kemiallista alkuainetta, joita kutsutaan metalloideiksi. Sekä piitä että germaniumia voidaan yhdistää muihin elementteihin, joita kutsutaan lisäaineiksi, elektronisten solid-state-laitteiden, kuten diodien, transistorien ja valosähköisten kenttien, luomiseksi. Ensisijainen ero pii- ja germaniumdiodien välillä on jännite, jota tarvitaan diodin käynnistymiseen (tai "eteenpäin painotettuun"). Piidiodit vaativat 0,7 volttia eteenpäin painotetusta, kun taas germaniumdiodit vaativat vain 0,3 volttia eteenpäin painotetusta.
Kuinka aiheuttaa metalloideja sähkövirtojen johtamiseen
Germaanium ja pii ovat kemiallisia alkuaineita, joita kutsutaan metalloideiksi. Molemmat elementit ovat hauraita ja niissä on metallinen kiilto. Jokaisella näistä elementeistä on ulkoinen elektronikuori, joka sisältää neljä elektronia; tämä pii- ja germaniumominaisuus vaikeuttaa kummankin elementin puhtaimmassa muodossa olevan hyvää sähköjohtajuutta. Yksi tapa saada metalloidi johtamaan sähkövirtaa vapaasti on kuumentaa se. Lämmön lisääminen saa metalloidissa olevat vapaat elektronit liikkumaan nopeammin ja kulkemaan vapaammin, jolloin käytetty sähkövirta voi virtata, jos metalloidin välinen jänniteero on tarpeeksi hyppäämiseksi johtuskaistalle.
Esittelyssä lisäaineet piille ja germaaniumille
Toinen tapa muuttaa germaniumin ja piin sähköisiä ominaisuuksia on lisätä kemiallisia alkuaineita, joita kutsutaan lisäaineiksi. Elementejä, kuten booria, fosforia tai arseenia, löytyy jaksollisesta taulukosta lähellä piitä ja germaniumia. Kun lisäaineet johdetaan metalloidiin, lisäaine joko antaa ylimääräisen elektronin metalloidin ulkoiseen elektronikuoreen tai vie metalloidin yhdestä elektronistaan.
Diodin käytännöllisessä esimerkissä piin pala seostetaan kahdella eri lisäaineella, kuten toisella puolella boorilla ja toisella arseenilla. Kohta, jossa boorin seostettu puoli kohtaa arseenin seostettua puolta, kutsutaan P-N-liitokseksi. Piidiodilla boorin seostettua puolta kutsutaan “P-tyyppiseksi piiksi”, koska boorin lisäys vie piin elektronin tai tuo elektronin “reiän”. Toisella puolella arseenilla seostettua piitä kutsutaan “N”. -tyyppinen pii ”, koska se lisää elektronin, joka helpottaa sähkövirran virtaamista, kun diodiin syötetään jännitettä.
Koska diodi toimii yksisuuntaisena venttiilinä sähkövirran virran suhteen, diodin kahteen puolikkaaseen on kytkettävä jännite-ero, ja se on asetettava oikeille alueille. Käytännössä tämä tarkoittaa, että virtalähteen positiivinen napa on kohdistettava johtoon, joka menee P-tyyppiseen materiaaliin, kun taas negatiivinen napa on kohdistettava N-tyyppiseen materiaaliin, jotta diodi voi johtaa sähköä. Kun diodiin syötetään virtaa oikein ja diodi johtaa sähkövirtaa, diodin sanotaan olevan eteenpäin painotettu. Kun virtalähteen negatiiviset ja positiiviset navat kohdistetaan diodin vastakkaisnapaisiin materiaaleihin - positiiviseen napaan N-tyyppiseen materiaaliin ja negatiiviseen napaan P-tyyppiseen materiaaliin -, diodi ei johda sähkövirtaa, mikä tunnetaan nimellä estojännit-.
Ero germaniumin ja piin välillä
Suurin ero germanium- ja piidiodien välillä on jännite, jolla sähkövirta alkaa virtata vapaasti diodin poikki. Germaniumdiodi alkaa tyypillisesti johtaa sähkövirtaa, kun diodin oikein kohdistettu jännite saavuttaa 0,3 volttia. Piidiodit vaativat enemmän jännitettä virran johtamiseksi; se vie 0,7 volttia luodaksesi eteenpäin painotetun tilanteen piidiodissa.