Quando pensamos em dispositivos eletrônicos, geralmente pensamos na velocidade 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 são feitos os componentes em seus dispositivos eletrônicos. 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 leu)
Silicone e 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 tensão necessária para o diodo ligar (ou tornar-se “polarizado para a frente”). Os diodos de silício requerem 0,7 volts para se tornarem polarizados para a frente, enquanto os diodos de germânio exigem apenas 0,3 volts para se tornarem polarizados para a frente.
Como fazer com que os metalóides conduzam correntes elétricas
O germânio e o silício são elementos químicos chamados metalóides. Ambos os elementos são quebradiços e têm um brilho metálico. Cada um desses elementos possui uma camada externa de elétrons que contém quatro elétrons; essa propriedade de silício e germânio dificulta que um dos elementos 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-la. 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 tensão no metalóide for suficiente para saltar para a banda 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 perto de silício e germânio. Quando dopantes são introduzidos em um metalóide, o dopante fornece um elétron extra para a camada externa de elétrons ou priva o metalóide de um de seus elétrons.
No exemplo prático de um diodo, um pedaço de o silício é dopado com dois dopantes diferentes, como o boro de um lado e o arsênico do outro. O ponto em que 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 do tipo P" porque a introdução de boro priva o silício de um elétron ou introduz um "buraco" de elétron. Por outro lado, o silício dopado com arsênico é chamado de "N tipo silicone ”porque adiciona um elétron, o que facilita o fluxo de 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 polo positivo de uma fonte de energia deve ser aplicado ao fio que vai para o material do tipo P, enquanto o polo negativo deve ser aplicado ao material do tipo N para o diodo conduzir eletricidade. Quando a energia é aplicada adequadamente a um diodo e o diodo está conduzindo corrente elétrica, diz-se que o diodo possui polarização direta. Quando os pólos negativo e positivo de uma fonte de energia são aplicados aos materiais de polaridade oposta de um diodo - pólo positivo para material do tipo N e pólo negativo para material do tipo P - um diodo não conduz corrente elétrica, uma condição conhecida como polarização reversa.
A diferença entre germânio e silício
A principal diferença entre diodos de germânio e silício é a tensão na qual 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 silicone requerem mais voltagem para conduzir a corrente; são necessários 0,7 volts para criar uma situação de polarização direta em um diodo de silício.
