Что лучше кремний или германий
Полупроводники составляют обширную область материалов, отличающихся друг от друга большим многообразием электрических и физических свойств, а также большим многообразием химического состава, что и определяет различные назначения при их техническом использовании.
По химической природе современные полупроводниковые материалы можно разделить на следующие четыре главные группы:
2. Окисные кристаллические полупроводниковые материалы, т. е. материалы из окислов металлов. Главные из них: закись меди, окись цинка, окись кадмия, двуокись титана, окись никеля и др. В эту же группу входят материалы, изготовляемые на основе титаната бария, стронция, цинка, и другие неорганические соединения с различными малыми добавками.
4. Кристаллические полупроводниковые материалы на основе соединений серы, селена и теллура с одной стороны и меди, кадмия и свин ц а с другой. Такие соединения называются соответственно: сульфидами, селенидами и теллуридами.
Все полупроводниковые материалы, как уже говорилось, могут быть распределены по кристаллической структуре на две группы. Одни материалы изготовляются в виде больших одиночных кристаллов (монокристаллов), из которых вырезают по определенным кристаллическим направлениям пластинки различных размеров для использования их в выпрямителях, усилителях, фотоэлементах.
Полученный в результате ряда химических операций слиток германия еще не представляет собой вещества, пригодного для изготовления из него полупроводниковых приборов. Он содержит нерастворимые примеси, не является еще монокристаллом и в него не введена легирующая примесь, обусловливающая необходимый вид электропроводности.
Германий обладает большой твердостью, но чрезвычайно хрупок и раскалывается на мелкие куски при ударах. Однако при помощи алмазной пилы или других устройств его можно распилить на тонкие пластинки. Отечественной промышленностью изготовляется легированный германий с электронной электропроводностью различных марок с удельным сопротивлением от 0,003 до 45 ом х см и германий легированный с дырочной электропроводностью с удельным сопротивлением от 0,4 до 5,5 ом х см и выше. Удельное же сопротивление чистого германия при комнатной температуре ρ = 60 ом х см.
Кремний широко распространен в природе. Он, как и германий, является элементом четвертой группы системы элементов Менделеева и имеет такую же кристаллическую (кубическую) структуру. Полированный кремний приобретает металлический блеск стали.
Кремний не встречается в природе в свободном состоянии, хотя и является вторым по распространенности элементом на Земле, составляя основу кварца и других минералов. Кремний может быть выделен в элементарном виде при высокотемпературном восстановлении Si02 углеродом. При этом чистота кремния после кислотной обработки составляет
99,8%, и для полупроводниковых приборов приборов в таком виде он не применяется.
Кремний высокой чистоты получают из предварительно хорошо очищенных его летучих соединений (галогенидов, силанов) либо при их высокотемпературном восстановлении цинком или водородом, либо при их термическом разложении. Выделяющийся при реакции кремний осаждается на стенках реакционной камеры или на специальном теле нагрева — чаще всего на прутке из высокочистого кремния.
Как и германий, кремний обладает хрупкостью. Его температура плавления значительно выше, чем у германия: 1423° С. Удельное сопротивление чистого кремния при комнатной температуре ρ = 3 х 10 5 ом-см.
Так как температура плавления кремния значительно выше, чем у германия, то тигель из графита заменяют кварцевым, так как графит при высокой температуре может реагировать с кремнием и образовывать карбид кремния. Кроме того, в расплавленный кремний могут попасть из графита загрязняющие примеси.
Промышленностью выпускается полупроводниковый легированный кремний с электронной электропроводностью (различных марок) с удельным сопротивлением от 0,01 до 35 ом х см и с дырочной электропроводностью тоже различных марок с удельным сопротивлением от 0,05 до 35 ом х см.
На рис. 3 показаны зависимости величин удельного сопротивления германия и кремния обоих типов от концентрации легирующих примесей в них.
Рис. 4. Карбид кремния
Из карбида кремния изготовляют вентильные разрядники для линий электропередачи — устройства, защищающие линию электропередачи от перенапряжений. В них диски из нелинейного полупроводника (карбида кремния) пропускают ток на землю под действием волн перенапряжений, возникающих в линии. В результате этого восстанавливается нормальная работа линии. При рабочем же напряжении линии сопротивления этих дисков возрастают и ток утечки с линии на землю прекращается.
Для вентильных разрядников из карбида кремния изготовляются диски диаметром от 55 до 150 мм и высотой от 20 до 60 мм. В вентильном разряднике диски из карбида кремния соединяются последовательно друг с другом и с искровыми промежутками. Система, состоящая из дисков и искровых промежутков, сжимается спиральной пружиной. С помощью болта разрядник присоединяется к проводу линии электропередачи, а c другой стороны разрядник соединяется проводом с землей. Все детали разрядника помещены в фарфоровый корпус.
При нормальном напряжении на линии передачи ток с линии вентиль не пропускает. При повышенных же напряжениях (перенапряжениях), создаваемых атмосферным электричеством, или внутренних перенапряжениях искровые промежутки пробиваются и диски вентиля окажутся под высоким напряжением.
Сопротивление их резко упадет, что обеспечит утечку тока с линии на землю. Прошедший большой ток снизит напряжение до нормального и в дисках вентиля сопротивление возрастет. Вентиль окажется запертым, т. е. рабочий ток линии им пропускаться не будет.
Карбид кремния находит еще применение в полупроводниковых выпрямителях, работающих при больших рабочих температурах (до 500°С).
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Разница между кремнием и германием
В ключевое отличие между кремнием и германием состоит в том, что У германия есть d-электроны, но у кремния нет d-электронов.Кремний и германий находятся в одной группе (группа 14) периодической таблиц
Содержание:
В ключевое отличие между кремнием и германием состоит в том, что У германия есть d-электроны, но у кремния нет d-электронов.
Кремний и германий находятся в одной группе (группа 14) периодической таблицы. Следовательно, у них есть четыре электрона на внешнем энергетическом уровне.Более того, они находятся в двух степенях окисления +2 и +4. Кремний и германий имеют схожие физические и химические характеристики, поскольку оба являются металлоидами. Однако между кремнием и германием также есть существенная разница.
Что такое кремний?
Более того, мы можем охарактеризовать кремний как металлоид, потому что он обладает как металлическими, так и неметаллическими свойствами. Это твердый и инертный твердый металлоид. Температура плавления этого химического элемента 1414 о C, а температура кипения 3265 о C. Кремний в кристаллической форме очень хрупкий. Он очень редко встречается в природе в виде чистого кремния. В основном это оксид или силикат.
Поскольку кремний защищен внешним оксидным слоем, он менее подвержен химическим реакциям. Также этот элемент требует высоких температур для его окисления. Напротив, кремний реагирует с фтором при комнатной температуре. Кроме того, кремний не реагирует с кислотами, а реагирует с концентрированными щелочами.
Что такое германий?
Мы можем найти германий естественным образом в земной коре. Он присутствует в таких минералах, как бриартит, германит и аргиродит. Кроме того, он также содержит пять изотопов природного происхождения. Однако Ge является наиболее распространенным изотопом, содержание которого составляет 36%.
Кроме того, этот элемент химически и физически похож на кремний. Германий устойчив в воздухе и воде. Также он не реагирует с разбавленными кислотами и растворами щелочей. Как и кремний, мы используем германий в качестве полупроводникового материала в транзисторах и других электронных устройствах. Более того, германий обычно имеет степени окисления +4 и +2, но чаще всего встречается в состоянии +4. Когда мы подвергаем этот элемент воздействию воздуха, он медленно превращается в форму диоксида, GeO.2.
В чем разница между кремнием и германием?
Более того, атом германия имеет больший радиус, чем кремний. Кроме того, еще одно заметное различие между кремнием и германием заключается в том, что при определенных температурах у германия больше свободных электронов, чем у кремния. Таким образом, проводимость германия выше.
И кремний, и германий используются в качестве полупроводников. Однако между кремнием и германием есть различия. Ключевое различие между кремнием и германием состоит в том, что у германия есть d-электроны, но у кремния нет d-электронов.
Что лучше кремний или германий
(14-05-2011 18:19) element писал(а): Из германия плохо получались транзисторы структуры n-p-n,которые остро требовались,как комплементарные в пары к p-n-p.
Кстати,и первые кремниевые тр-ры,были не очень хороши для широкого применения(кроме температурных параметров).А когда
научились их делать поняли,что кремний-нескончаемое поле для производства транзисторов(особенно-мощьных,для которых
важна работа с большими токами,высокими напяжениями при повышенной температуре-до 130-150 градусов и высокой рас-
сеиваемой мощности),чего нельзя достичь в изделиях из германия.А так же изготовления больших полупроводниковых струк-
тур на основе кристалов кремния.
Для низкочастотного усиления гераниевые полупроводники,с точки зрения аудиофила-наверное лучше,из-за другого спектра
гармоник,которые не так ощущаются ухом,как дают усилители на кремниевых тр-рах.Но мощного усилителя,из-за специфичес-
ких особенностей германия создать нельзя(в лоб,разве что запараллелив большое число транзисторов,обеих структур и при-
менив специальные меры по термостабилизации режимов работы.
С уважением,Юрий.
(14-05-2011 18:19) element писал(а): Из германия плохо получались транзисторы структуры n-p-n,которые остро требовались,как комплементарные в пары к p-n-p.
Кстати,и первые кремниевые тр-ры,были не очень хороши для широкого применения(кроме температурных параметров).А когда
научились их делать поняли,что кремний-нескончаемое поле для производства транзисторов(особенно-мощьных,для которых
важна работа с большими токами,высокими напяжениями при повышенной температуре-до 130-150 градусов и высокой рас-
сеиваемой мощности),чего нельзя достичь в изделиях из германия.А так же изготовления больших полупроводниковых струк-
тур на основе кристалов кремния.
Для низкочастотного усиления гераниевые полупроводники,с точки зрения аудиофила-наверное лучше,из-за другого спектра
гармоник,которые не так ощущаются ухом,как дают усилители на кремниевых тр-рах.Но мощного усилителя,из-за специфичес-
ких особенностей германия создать нельзя(в лоб,разве что запараллелив большое число транзисторов,обеих структур и при-
менив специальные меры по термостабилизации режимов работы.
С уважением,Юрий.
(14-05-2011 18:21) синоптик писал(а): ну уж разжевал и в рот положил.. думаешь помогет? ща опять закидон какой нить придумает.
|
Выразили согласие: Roma47  Ветеран   Откуда: Черновцы Сообщений: 2 060 Репутация: 312 Thanks: 4784 Поблагодарили: 2662 за 1079 сообщения Германий превыше всего В конце позапрошлого века немецкий химик К.А. Винклер открыл элемент, существование которого заранее было предсказано Д.И. Менделеевым. А 1 июля 1948 г. в подвале газеты «Нью-Йорк Таймс» появилась короткая заметка под заголовком «Создание транзистора». В ней сообщалось об изобретении «электронного прибора, способного заменить в радиотехнике обычные электровакуумные лампы». Разумеется, первые транзисторы были германиевыми, и именно этот элемент произвел настоящий переворот в радиотехнике. Не будем спорить, выиграли ли ценители музыки при переходе от ламп к транзисторам — дискуссии эти уже успели порядком поднадоесть. Давайте лучше зададим себе другой, не менее актуальный вопрос: пошел ли на пользу звуку следующий виток эволюции, когда кремниевые приборы пришли на смену германиевым? Век последних был недолог, и они не оставили после себя, подобно лампам, ощутимого звукового наследия. Сейчас германиевые транзисторы не выпускаются ни в одной стране, и о них уже вспоминают крайне редко. А зря. Я считаю, что любой кремниевый транзистор, будь он биполярный или полевой, высокочастотный или низкочастотный, малосигнальный или мощный, менее пригоден для высококачественного звуковоспроизведения, чем германиевый. Для начала давайте рассмотрим физические свойства обоих элементов.* Из таблицы видно, что подвижность электронов и дырок, продолжительность жизни электронов, а также длина свободного пробега электронов и дырок значительно выше у германия, а ширина запрещенной зоны ниже, чем у кремния. Известно также, что падение напряжения на переходе p-n составляет 0,1 — 0,3 В, а на n-p — 0, 6 — 0,7 В, из чего можно сделать вывод, что германий является гораздо лучшим «проводником», чем кремний, а следовательно, и каскад усиления на транзисторе p-n-p имеет значительно меньшие потери звуковой энергии, чем аналогичный на n-p-n. Возникает вопрос: почему же выпуск германиевых полупроводников был прекращен? Прежде всего потому, что по некоторым критериям Si намного предпочтительнее, поскольку может работать при температуре до 150 град. (Ge — 85), да и частотные свойства у него несравненно лучше. Вторая причина чисто экономическая. Запасы кремния на планете практически безграничны, в то время как германий — довольно редкий элемент, технология получения и очистки которого значительно дороже. Между тем, для применения в домашней аудиотехнике упомянутые преимущества кремния абсолютно неочевидны, а свойства германия, наоборот, крайне привлекательны. Кроме того, в нашей стране германиевых транзисторов хоть завались, да и цены на них просто смешные.** [quote=’Roma47′ pid=’662417′ dateline=’1305392582′] Большое спасибо что ссылку кинули. я эту статью еще вчера прочитал, поэтому появилось желание спросить мнение у участников форума, узнать авторитетное мнение |
|
| toyo Ветеран  Откуда: Днепропетровск Сообщений: 9 592 Репутация: 417 Thanks: 1782 Поблагодарили: 20537 за 6429 сообщения
|
| toyo Ветеран Откуда: Днепропетровск Сообщений: 9 592 Репутация: 417 Thanks: 1782 Поблагодарили: 20537 за 6429 сообщения
Кремний. Хорошие транзисторы. Применялись, в частности, в Люксманах типа 505, в Хираге. |
| Mark_V «M_V» Audio Laboratory  Откуда: Луцк Сообщений: 1 516 Репутация: 627 Thanks: 1909 Поблагодарили: 1940 за 854 сообщения
|
| PAlex Ветеран  Откуда: Вінниця Сообщений: 3 284 Репутация: 560 Thanks: 3701 Поблагодарили: 4208 за 1563 сообщения
|
| Grigoriy13 Старожил  Откуда: Мариуполь Сообщений: 912 Репутация: 151 Thanks: 1710 Поблагодарили: 1034 за 379 сообщения |
|
| OZ Ветеран  Откуда: ἀκηδία Сообщений: 3 643 Репутация: 313 Thanks: 74 Поблагодарили: 2107 за 889 сообщения |
| Михайло HI-FI GURU  Откуда: Киев Сообщений: 13 821 Репутация: 387 Thanks: 474 Поблагодарили: 2145 за 898 сообщения |
| OZ Ветеран Откуда: ἀκηδία Сообщений: 3 643 Репутация: 313 Thanks: 74 Поблагодарили: 2107 за 889 сообщения |
| Михайло HI-FI GURU Откуда: Киев Сообщений: 13 821 Репутация: 387 Thanks: 474 Поблагодарили: 2145 за 898 сообщения
|
