Co je germánský tranzistor?
Germaniový tranzistor je varianta na standardním tranzistoru postaveném na prvku křemík, kde se místo toho používá křemík-křemík-germaniová slitina ke zvýšení přenosové rychlosti elektrických signálů. Rychlost jednotlivých elektrických součástí se sčítá jako agregát, a proto může germaniové tranzistorové pole výrazně zvýšit rychlost zpracování obvodu. Germanium tranzistor předchází standardní křemíkové konstrukce a byly běžně používány v 50. a 60. letech. Jejich propustnost nebo nižší vypínací napětí jsou lepší než křemík, ale dnes mají pouze specializované aplikace.
Polovodičové germaniové křemíkové tranzistory jsou také legovány s indiem, galliem nebo hliníkem a byly použity jako náhrady za jinou alternativu k čistě křemíkovým tranzistorovým polím, které jsou postaveny na gallium-arsenidu. V aplikacích solárních článků se germanium a gallium-arsenid používají společně, protože mají podobné krystalové mřížkové vzory. Optické aplikace jsou běžným místem, kde se v současnosti používá germaniový tranzistor, částečně proto, že čistý kov germania je pro infračervené záření průhledný.
Slitiny germania nabízejí zvýšené přenosové rychlosti ve vysokorychlostních obvodech přes křemík, ale nejsou bez jejich nevýhod. Většina vlastností germaniového tranzistoru klesá pod vlastnosti standardního křemíkového tranzistoru, včetně maximálního distribuce výkonu, které nabízejí, při asi 6 wattech oproti více než 50 wattů pro křemík a nižších úrovních proudu a provozních frekvencí. Germanium tranzistor má také špatnou teplotní stabilitu ve srovnání s křemíkem. Jak se teplota zvyšuje, umožňují průchod většího proudu, což nakonec vede k jejich vyhoření a obvody musí být navrženy tak, aby tomu zabránily.
Jednou z největších nevýhod germánského tranzistoru je to, že vykazuje aktuální únik kvůli tendenci germania k vývoji dislokací šroubů. Toto jsou jemné výrůstky krystalické struktury, známé jako vousy, které v průběhu času mohou zkratovat obvod. Únik proudu přes 10 mikro-zesilovačů může být metodou stanovení, že tranzistor je postaven na bázi germania namísto křemíku.
Germanium je ve srovnání s křemíkem vzácný a drahý kov. Zatímco křemík lze snadno získat jako křemen v surové formě, proces rafinace polovodičového křemíku (SGS) je stále vysoce technický. Přesto to nepředstavuje zdravotní rizika, která germanium dělá, kde bylo prokázáno, že germanium a oxid germania produkovaný při rafinaci mají neurotoxické účinky na tělo.
Ačkoli germanium je primárně používán jako tranzistory ve slunečních buňkách a optických aplikacích, germanium dioda je také používána jako elektrická součástka kvůli jeho nižšímu cut-off napětí asi 0,3 volty proti 0.7 volty pro křemíkové diody. Tato jedinečná výhoda germaniových polovodičových součástek z nich dělá cíl pro začlenění do budoucích vysokorychlostních součástí, jako je křemík-germaniový uhlíkový tranzistor. Takové tranzistory nabízejí nejnižší úrovně přenosu šumu a jsou nejvhodnější pro vysokofrekvenční aplikace pro oscilátory, bezdrátový přenos signálu a zesilovače. To odráží skutečnost, že jedno z původních použití komponent germania před desítkami let bylo v rádiovém designu.