Mikä on Germanium -transistori?

Germaniumtransistori on muunnelma vakiotransistoriin, joka on rakennettu elementtiin pii, jossa sen sijaan käytetään tavallisesti pii-pii-germaniumseosta metallisten signaalien siirtonopeuden lisäämiseksi. Yksittäisten sähkökomponenttien nopeus kasvaa aggregaattina, ja siksi germaniumtransistorijärjestelmä voi merkittävästi lisätä piirin käsittelynopeutta. Germaniumtransistori on edeltä vakiomallisia piimalleja, ja niitä käytettiin yleisesti 1950- ja 60 -luvuilla. Niiden läpimenonopeus tai pienempi katkaisujännite on parempi kuin pii, mutta nykyään niillä on vain erikoissovelluksia.

Puolijohde-germaniumpiitransistorit on myös seostettu indiumilla, galliumilla tai alumiinilla, ja niitä on käytetty korvaamaan toista vaihtoehtoa puhtaalle piitransistorijärjestelmälle, jotka on rakennettu gallium-arsenidille. Aurinkokennosovelluksissa germaniumia ja gallium-arsenidia käytetään yhdessä, koska niillä on samankaltaiset kidehilakuviot. Optiset sovellukset ovat yleinen paikka, jossa germaniumtransistoria käytetään nyt, osittain siksi, että puhdas germaniummetalli on läpinäkyvä infrapunasäteilylle.

Germanium-seokset tarjoavat parannettuja siirtonopeuksia nopeissa piireissä, mutta niillä ei ole haittoja. Suurin osa germaniumtransistorin ominaisuuksista, mukaan lukien niiden tarjoama suurin tehonjako, ovat alle tavallisen pii -transistorin ominaisuudet, noin 6 wattia verrattuna piin yli 50 wattiin, ja pienemmät virran vahvistuksen ja toimintataajuudet. Germanium -transistorilla on myös huono lämpötilan vakaus verrattuna piiin. Kun lämpötila nousee, ne antavat enemmän virtaa, mikä johtaa lopulta niiden palamiseen, ja piirit on suunniteltava estämään tämä mahdollisuus.

Yksi germaniumtransistorin suurimmista haitoista on se, että se näyttää virtavuotoa, koska germaniumilla on taipumus kehittää ruuvin siirtymiä. Nämä ovat hienoja kiteisen rakenteen kasvuja, joita kutsutaan viiksiksi, jotka ajan mittaan voivat oikosulkea virtapiirin. Yli 10 mikroampeerin vuotovirta voi olla menetelmä sen määrittämiseksi, että transistori on rakennettu germaniumin pohjalle piin sijasta.

Piiin verrattuna germanium on harvinainen ja kallis metalli kaivokselleni. Vaikka piitä on helppo saada kvartsina raakamuodossa, puolijohdetason piin (SGS) jalostusprosessi on edelleen erittäin tekninen. Siitä huolimatta se ei aiheuta terveysriskejä, joita germanium aiheuttaa, kun jalostusprosessissa tuotetulla germaniumilla ja germaniumoksidilla on osoitettu olevan neurotoksisia vaikutuksia kehoon.

Vaikka germaniumia käytetään pääasiassa transistoreina aurinkokennoissa ja optisissa sovelluksissa, germaniumdiodia käytetään myös sähkökomponenttina, koska sen alempi katkaisujännite on noin 0.3 volttia verrattuna piidiodien 0.7 volttiin. Tämä germanium-puolijohdekomponenttien ainutlaatuinen etu tekee niistä kohteen lisättäväksi tuleviin nopeisiin komponentteihin, kuten pii-germanium-hiilitransistoriin. Tällaiset transistorit tarjoavat alhaisimmat kohinansiirtotasot ja sopivat parhaiten oskillaattoreiden, langattoman signaalinsiirron ja vahvistimien radiotaajuussovelluksiin. Tämä kuvastaa sitä tosiasiaa, että yksi germaniumkomponenttien alkuperäisistä käyttötarkoituksista vuosikymmeniä sitten oli radiosuunnittelu.