NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Làm thế nào để tạo ra các kim loại để dẫn dòng điện
- Giới thiệu Dopants với Silicon và Germanium
- Sự khác biệt giữa Germanium và Silicon
Khi chúng ta nghĩ về các thiết bị điện tử, chúng ta thường nghĩ về việc các thiết bị này hoạt động nhanh như thế nào hoặc chúng ta có thể vận hành thiết bị trong bao lâu trước khi sạc lại pin. Điều mà hầu hết mọi người không nghĩ đến là những gì các thành phần trong thiết bị điện tử của họ được tạo ra. Mặc dù mỗi thiết bị khác nhau trong cấu trúc của nó, các thiết bị này đều có một điểm chung - mạch điện tử với các thành phần có chứa các thành phần hóa học silicon và gecmani.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Silicon và gecmani là hai nguyên tố hóa học gọi là metallicoids. Cả silicon và gecmani có thể được kết hợp với các yếu tố khác gọi là dopants để tạo ra các thiết bị điện tử trạng thái rắn, như điốt, bóng bán dẫn và tế bào quang điện. Sự khác biệt chính giữa điốt silicon và gecmani là điện áp cần thiết để điốt (hoặc trở thành nhà phân phối chuyển tiếp thiên hướng). Điốt silicon cần 0,7 volt để trở thành phân cực thuận, trong khi điốt Germanium chỉ cần 0,3 volt để trở thành phân cực thuận.
Làm thế nào để tạo ra các kim loại để dẫn dòng điện
Germanium và silicon là các nguyên tố hóa học được gọi là metallicoids. Cả hai yếu tố đều giòn và có ánh kim loại. Mỗi nguyên tố này có vỏ electron bên ngoài chứa bốn electron; đặc tính này của silic và gecmani làm cho cả hai nguyên tố ở dạng tinh khiết nhất của nó trở thành một chất dẫn điện tốt. Một cách để làm cho một kim loại dẫn dòng điện tự do là làm nóng nó. Thêm nhiệt làm cho các electron tự do trong một kim loại di chuyển nhanh hơn và di chuyển tự do hơn, cho phép dòng điện ứng dụng chảy nếu chênh lệch điện áp trên kim loại đủ để nhảy vào dải dẫn.
Giới thiệu Dopants với Silicon và Germanium
Một cách khác để thay đổi tính chất điện của gecmani và silic là giới thiệu các nguyên tố hóa học gọi là chất dẫn xuất. Các nguyên tố như boron, phốt pho hoặc asen có thể được tìm thấy trên bảng tuần hoàn gần silicon và gecmani. Khi các chất dẫn xuất được đưa vào một kim loại, chất khử đó sẽ cung cấp thêm một điện tử cho lớp vỏ điện tử bên ngoài của kim loại hoặc làm mất chất kim loại của một trong số các điện tử của nó.
Trong ví dụ thực tế của một diode, một mảnh silicon được pha tạp với hai chất khác nhau, chẳng hạn như boron ở một bên và arsenic ở phía bên kia. Điểm mà phía pha tạp boron gặp phía pha tạp arsen được gọi là điểm nối P-N. Đối với một diode silicon, phía pha tạp boron được gọi là silicon loại P của P vì sự ra đời của boron làm mất đi silicon của một điện tử hoặc giới thiệu một lỗ electron electron. Mặt khác, silicon pha tạp arsen được gọi là N -type silicon vì nó thêm một electron, giúp dòng điện dễ chảy hơn khi điện áp được đặt vào diode.
Do một diode hoạt động như một van một chiều cho dòng điện, nên phải có một chênh lệch điện áp đặt vào hai nửa của diode và nó phải được áp dụng trong các vùng chính xác. Trong thực tế, điều này có nghĩa là cực dương của nguồn điện phải được áp dụng cho dây dẫn đến vật liệu loại P, trong khi cực âm phải được áp dụng cho vật liệu loại N để diode dẫn điện. Khi nguồn được cấp đúng cho một diode và diode đang dẫn dòng điện, thì diode được gọi là phân cực thuận. Khi các cực âm và cực dương của nguồn điện được áp dụng cho các vật liệu phân cực ngược của diode - cực dương đối với vật liệu loại N và cực âm đối với vật liệu loại P - một diode không dẫn dòng điện, một điều kiện được gọi là khuynh hướng đảo ngược.
Sự khác biệt giữa Germanium và Silicon
Sự khác biệt chính giữa điốt Germanium và silicon là điện áp tại đó dòng điện bắt đầu chảy tự do trên diode. Một diode Germanium thường bắt đầu dẫn dòng điện khi điện áp đặt đúng trên diode đạt 0,3 volt. Điốt silicon đòi hỏi nhiều điện áp hơn để dẫn dòng điện; phải mất 0,7 volt để tạo ra một tình huống phân cực thuận trong một diode silicon.