Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Πώς να προκαλέσετε μεταλλοειδή να διεξάγουν ηλεκτρικά ρεύματα
- Παρουσιάζοντας Dopants σε Silicon και Germanium
- Η διαφορά μεταξύ γερμανίου και πυριτίου
Όταν σκεφτόμαστε τις ηλεκτρονικές συσκευές, σκεφτόμαστε συχνά πόσο γρήγορα λειτουργούν αυτές οι συσκευές ή πόσο καιρό μπορούμε να λειτουργήσουμε τη συσκευή πριν από την επαναφόρτιση της μπαταρίας. Αυτό που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν σκέφτονται είναι τι είναι τα συστατικά των ηλεκτρονικών συσκευών τους είναι κατασκευασμένα. Ενώ κάθε συσκευή διαφέρει στην κατασκευή της, αυτές οι συσκευές έχουν όλα ένα κοινό πράγμα - ηλεκτρονικά κυκλώματα με εξαρτήματα που περιέχουν τα χημικά στοιχεία πυρίτιο και γερμάνιο.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Το πυρίτιο και το γερμάνιο είναι δύο χημικά στοιχεία που ονομάζονται μεταλλοειδή. Τόσο το πυρίτιο όσο και το γερμάνιο μπορούν να συνδυαστούν με άλλα στοιχεία που ονομάζονται προσθετικά για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών στερεάς κατάστασης, όπως διόδων, τρανζίστορ και φωτοηλεκτρικών κυττάρων. Η κύρια διαφορά μεταξύ των διόδων του πυριτίου και του γερμάνιου είναι η τάση που απαιτείται για να ενεργοποιηθεί η δίοδος (ή να γίνει "προσανατολισμένη προς τα εμπρός"). Οι δίοδοι πυριτίου απαιτούν 0,7 βολτ για να προωθηθούν προς τα εμπρός, ενώ οι διόδους γερμανίου απαιτούν μόνο 0,3 βολτ για να γίνουν προς τα εμπρός.
Πώς να προκαλέσετε μεταλλοειδή να διεξάγουν ηλεκτρικά ρεύματα
Το γερμάνιο και το πυρίτιο είναι χημικά στοιχεία που ονομάζονται μεταλλοειδή. Και τα δύο στοιχεία είναι εύθραυστα και έχουν μεταλλική λάμψη. Κάθε ένα από αυτά τα στοιχεία έχει ένα εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων που περιέχει τέσσερα ηλεκτρόνια. αυτή η ιδιότητα του πυριτίου και του γερμανού καθιστά δύσκολο για κάθε στοιχείο στην καθαρότερη μορφή του να είναι ένας καλός ηλεκτρικός αγωγός. Ένας τρόπος για να προκαλέσει ένα μεταλλοειδές να διεξάγει ελεύθερα το ηλεκτρικό ρεύμα είναι να το θερμαίνει. Η προσθήκη θερμότητας προκαλεί τα ελεύθερα ηλεκτρόνια σε μεταλλοειδές να κινούνται ταχύτερα και να κυκλοφορούν πιο ελεύθερα επιτρέποντας την ροή του εφαρμοσμένου ηλεκτρικού ρεύματος εάν η διαφορά τάσης κατά μήκος του μεταλλοειδούς είναι αρκετή για να περάσει στη ζώνη αγωγιμότητας.
Παρουσιάζοντας Dopants σε Silicon και Germanium
Ένας άλλος τρόπος για να αλλάξετε τις ηλεκτρικές ιδιότητες του γερμάνιου και του πυριτίου είναι να εισαγάγετε χημικά στοιχεία που ονομάζονται dopants. Στοιχεία όπως το βόριο, ο φώσφορος ή το αρσενικό μπορούν να βρεθούν στον περιοδικό πίνακα κοντά στο πυρίτιο και το γερμάνιο. Όταν τα πρόσθετα εισάγονται σε ένα μεταλλοειδές, το πρόσθετο παρέχει είτε ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων του μεταλλοειδούς ή στερεί το μεταλλοειδές ενός από τα ηλεκτρόνια του.
Στο πρακτικό παράδειγμα μιας δίοδος, ένα κομμάτι πυριτίου είναι εφοδιασμένο με δύο διαφορετικά πρόσθετα, όπως το βόριο στη μία πλευρά και το αρσενικό από την άλλη. Το σημείο όπου η πλευρά που έχει προστεθεί με βόριο συναντά την πλευρά που έχει προσβληθεί από αρσενικό καλείται σύνδεση Ρ-Ν. Για μια δίοδο πυριτίου, η πλευρά που έχει προστεθεί με βόριο ονομάζεται "πυριτίου τύπου Ρ" επειδή η εισαγωγή του βορίου στερεί το πυρίτιο ενός ηλεκτρονίου ή εισάγει μια «οπή» ηλεκτρονίων ». Από την άλλη πλευρά, το πυρίτιο με πρόσμιξη αρσενικού ονομάζεται" N τύπου πυριτίου "επειδή προσθέτει ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο διευκολύνει την ροή ηλεκτρικού ρεύματος όταν εφαρμόζεται τάση στη δίοδο.
Δεδομένου ότι μια δίοδος ενεργεί ως μονόδρομη βαλβίδα για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος, πρέπει να υπάρχει διαφορά τάσης που εφαρμόζεται στα δύο μισά της διόδου και πρέπει να εφαρμόζεται στις σωστές περιοχές. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι ο θετικός πόλος μιας πηγής ενέργειας πρέπει να εφαρμοστεί στο σύρμα που πηγαίνει στο υλικό τύπου Ρ, ενώ ο αρνητικός πόλος πρέπει να εφαρμοστεί στο υλικό Ν τύπου για τη διεξαγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η ισχύς εφαρμόζεται σωστά σε μια δίοδο, και η δίοδος πραγματοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα, η δίοδος λέγεται ότι είναι προς τα εμπρός προκατειλημμένη. Όταν οι αρνητικοί και θετικοί πόλοι μιας πηγής ισχύος εφαρμόζονται στα υλικά αντίθετης πολικότητας ενός διόδου - θετικού πόλου σε υλικό τύπου Ν και αρνητικού πόλου σε υλικό τύπου Ρ - μια δίοδος δεν διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα, μια κατάσταση γνωστή ως αντίστροφη μεροληψία.
Η διαφορά μεταξύ γερμανίου και πυριτίου
Η κύρια διαφορά μεταξύ των διόδων γερμάνιου και πυριτίου είναι η τάση στην οποία το ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να ρέει ελεύθερα κατά μήκος της διόδου. Μια δίοδος γερμανίου συνήθως αρχίζει να διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα όταν η τάση που εφαρμόζεται σωστά κατά μήκος της διόδου φτάνει τα 0,3 βολτ. Οι δίοδοι πυριτίου απαιτούν περισσότερη τάση για τη διεξαγωγή ρεύματος. παίρνει 0,7 βολτ για να δημιουργήσει μια κατάσταση εμπρός-προκατάληψη σε μια δίοδο πυριτίου.