Quando pensamos em dispositivos eletrônicos, geralmente pensamos sobre a rapidez com que esses dispositivos operam ou por quanto tempo podemos operar o dispositivo antes de recarregar a bateria. O que a maioria das pessoas não pensa é sobre o que os componentes de seus dispositivos eletrônicos são feitos. Embora cada dispositivo seja diferente em sua construção, todos esses dispositivos têm uma coisa em comum - circuitos eletrônicos com componentes que contêm os elementos químicos silício e germânio.
TL; DR (muito longo; não lidos)
O silício e o germânio são dois elementos químicos chamados metalóides. Tanto o silício quanto o germânio podem ser combinados com outros elementos chamados dopantes para criar dispositivos eletrônicos de estado sólido, como diodos, transistores e células fotoelétricas. A principal diferença entre os diodos de silício e germânio é a voltagem necessária para o diodo ligar (ou ficar “polarizado para frente”). Os diodos de silício requerem 0,7 volts para se tornarem polarizados para frente, enquanto os diodos de germânio requerem apenas 0,3 volts para se tornarem polarizados para frente.
Como fazer com que os metalóides conduzam correntes elétricas
O germânio e o silício são elementos químicos chamados metalóides. Ambos os elementos são frágeis e possuem um brilho metálico. Cada um desses elementos tem uma camada externa de elétrons que contém quatro elétrons; essa propriedade do silício e do germânio dificulta que qualquer elemento em sua forma mais pura seja um bom condutor elétrico. Uma maneira de fazer com que um metalóide conduza a corrente elétrica livremente é aquecê-lo. A adição de calor faz com que os elétrons livres em um metalóide se movam mais rápido e viajem mais livremente, permitindo que a corrente elétrica aplicada flua se a diferença de voltagem através do metalóide for suficiente para saltar para a faixa de condução.
Apresentando dopantes ao silício e germânio -
Outra maneira de alterar as propriedades elétricas do germânio e do silício é introduzir elementos químicos chamados dopantes. Elementos como boro, fósforo ou arsênico podem ser encontrados na tabela periódica, próxima ao silício e germânio. Quando os dopantes são introduzidos em um metalóide, o dopante fornece um elétron extra para o invólucro de elétrons externo do metalóide ou priva o metalóide de um de seus elétrons.
No exemplo prático de um diodo, um pedaço de metalóide o silício é dopado com dois dopantes diferentes, como boro de um lado e arsênico do outro. O ponto onde o lado dopado com boro encontra o lado dopado com arsênico é chamado de junção P-N. Para um diodo de silício, o lado dopado com boro é chamado de “silício tipo P” porque a introdução de boro retira o silício de um elétron ou introduz um “buraco” de elétron. Do outro lado, o silício dopado com arsênico é chamado de “N”. tipo silício ”porque adiciona um elétron, o que facilita o fluxo da corrente elétrica quando a tensão é aplicada ao diodo.
Como um diodo atua como uma válvula unidirecional para o fluxo de corrente elétrica, deve haver um diferencial de tensão aplicado às duas metades do diodo e deve ser aplicado nas regiões corretas. Em termos práticos, isso significa que o pólo positivo de uma fonte de energia deve ser aplicado ao fio que vai para o material do tipo P, enquanto o pólo negativo deve ser aplicado ao material do tipo N para o diodo conduzir eletricidade. Quando a energia é aplicada corretamente a um diodo, e o diodo está conduzindo corrente elétrica, o diodo é dito com polarização direta. Quando os pólos negativo e positivo de uma fonte de energia são aplicados aos materiais de polaridade oposta de um pólo positivo para material tipo N e pólo negativo para material tipo P - um diodo não conduz corrente elétrica, uma condição conhecida como reversão-viés.
A diferença entre germânio e silício
A principal diferença entre germânio e diodos de silício é a tensão em que a corrente elétrica começa a fluir livremente através do diodo. Um diodo de germânio normalmente começa a conduzir corrente elétrica quando a voltagem aplicada corretamente através do diodo atinge 0,3 volts. Os diodos de silício requerem mais tensão para conduzir a corrente; são necessários 0,7 volts para criar uma situação de polarização direta em um diodo de silício.
