Što je germanijev tranzistor?

Germanijev tranzistor je varijacija standardnog tranzistora izgrađenog na elementu silicija, gdje se umjesto toga obično koristi silicij-silicij-germanijeva legura za povećanje brzine prijenosa električnih signala. Brzina pojedinačnih električnih komponenti zbraja se kao agregat i, stoga, germanijev tranzistorski niz može značajno povećati brzinu obrade kruga. Germanijev tranzistor prethodio je standardnim dizajnom silicija, a obično su se koristili 1950-ih i 60-ih godina. Njihova brzina protoka ili niži prekidni napon je superiorniji od silicija, ali danas imaju samo specijalizirane aplikacije.

Poluvodički germanijevi silicijski tranzistori također su legirani indijem, galijem ili aluminijem i korišteni su kao zamjena za drugu alternativu tranzistorskim nizovima od čistog silicija, one izgrađene na galij-arsenidu. U primjenama solarnih ćelija, germanij i galij-arsenid se koriste zajedno jer imaju slične uzorke kristalne rešetke. Optičke primjene su uobičajeno mjesto gdje se danas koristi germanijev tranzistor, dijelom zato što je čisti metal germanija proziran za infracrveno zračenje.

Germanijeve legure nude poboljšane brzine prijenosa u strujnim krugovima velike brzine u odnosu na silicij, ali nisu bez svojih nedostataka. Većina svojstava germanijevog tranzistora pada ispod onih standardnog silicijskog tranzistora, uključujući maksimalnu raspodjelu snage koju nude, na oko 6 vata naspram preko 50 vata za silicij, i niže razine strujnog pojačanja i radne frekvencije. Germanijev tranzistor također ima slabu temperaturnu stabilnost u usporedbi sa silicijem. Kako temperatura raste, oni propuštaju više struje, što na kraju rezultira njihovim izgaranjem, a strujni krugovi moraju biti dizajnirani kako bi se spriječila ova mogućnost.

Jedan od najvećih nedostataka germanijevog tranzistora je to što pokazuje curenje struje zbog sklonosti germanija da razvije vijčane dislokacije. To su fini izrasline kristalne strukture, poznate kao brkovi, koji s vremenom mogu prekinuti strujni krug. Propuštanje struje od preko 10 mikro-ampera može biti metoda za utvrđivanje da je tranzistor izgrađen na bazi germanija umjesto silicija.

U usporedbi sa silicijem, germanij je rijedak i skup metal za rudarenje. Dok je silicij lako dobiti kao kvarc u sirovom obliku, proces rafiniranja silicija poluvodičkog razreda (SGS) je još uvijek vrlo tehnički. Ipak, ne predstavlja opasnost po zdravlje kao germanij, gdje se pokazalo da germanij i germanijev oksid proizvedeni u procesu rafiniranja imaju neurotoksične učinke na tijelo.

Iako se germanij prvenstveno koristi kao tranzistori u solarnim ćelijama i optičkim aplikacijama, germanij dioda se također koristi kao električna komponenta zbog nižeg graničnog napona od oko 0.3 volta naspram 0.7 volta za silicijeve diode. Ova jedinstvena prednost germanijevih poluvodičkih komponenti čini ih metom za ugradnju u buduće komponente velike brzine, kao što je silicij-germanijev ugljični tranzistor. Takvi tranzistori nude najniže razine prijenosa šuma i najprikladniji su za primjene radio frekvencija za oscilatore, bežični prijenos signala i pojačala. To odražava činjenicu da je jedna od izvornih upotreba germanijevih komponenti prije nekoliko desetljeća bila u dizajnu radija.