Hvad er en Germanium-transistor?
En germanium-transistor er en variation på en standard-transistor, der er bygget på elementet silicium, hvor i stedet en silicium-silicium-germanium-legering ofte bruges til at øge transmissionshastigheden for elektriske signaler. Individuel elektrisk komponenthastighed tilføjes som et samlet, og derfor kan et germanium-transistor-array væsentligt øge behandlingshastigheden for et kredsløb. Germanium transistor foregik tidligere siliciumdesign, og de blev ofte brugt i 1950'erne og 60'erne. Deres gennemgangshastighed eller lavere afbrudt spænding er overlegen silicium, men i dag har de kun specialiserede applikationer.
Semiconductor germanium silicium transistorer er også legeret med indium, gallium eller aluminium, og er blevet brugt som erstatning for et andet alternativ til ren-silicium transistor arrays, dem, der er bygget på gallium-arsenid. Ved solcelleanvendelser bruges germanium og galliumarsenid sammen, da de har lignende krystalgittermønstre. Optikapplikationer er et almindeligt sted, hvor der nu anvendes en germanium-transistor, delvis fordi rent germanium-metal er transparent for infrarød stråling.
Germanium-legeringer tilbyder forbedrede transmissionshastigheder i højhastighedskredsløb over silicium, men de er ikke uden deres ulemper. De fleste egenskaber ved en germanium-transistor falder under egenskaberne for en standard siliciumtransistor, inklusive den maksimale effektfordeling, de tilbyder, på omkring 6 watt mod over 50 watt for silicium, og lavere niveauer af strømforstærkning og driftsfrekvenser. Germanium-transistor har også dårlig temperaturstabilitet sammenlignet med silicium. Efterhånden som temperaturen stiger, tillader de mere strøm at passere, hvilket til sidst resulterer i, at de udbrændes, og kredsløb skal være designet til at forhindre denne mulighed.
En af de største ulemper ved en germanium-transistor er, at den viser strømlækage på grund af tendensen hos germanium til at udvikle forskydninger fra skruerne. Dette er fine udvækst af den krystallinske struktur, kendt som whiskers, der over tid kan kortslutte et kredsløb. Nuværende lækage på over 10 mikroampere kan være en metode til at bestemme, at en transistor er bygget på en base af germanium i stedet for silicium.
Sammenlignet med silicium er germanium et sjældent og dyrt metal at mine. Mens silicium er let at opnå som kvarts i rå form, er processen med raffinering af halvleder silicium (SGS) stadig en meget teknisk. Ikke desto mindre udgør det ikke de sundhedsmæssige farer, som germanium udgør, hvor germanium og germaniumoxid produceret i raffineringsprocessen har vist sig at have neurotoksiske virkninger på kroppen.
Selvom germanium primært bruges som transistorer i solcelle- og optiske applikationer, bruges germaniumdioden også som en elektrisk komponent på grund af dens lavere afskæringsspænding på ca. 0,3 volt mod 0,7 volt for siliciumdioder. Denne unikke fordel med germanium-halvlederkomponenter gør dem til et mål for inkorporering i fremtidige højhastighedskomponenter, såsom silicium-germanium-carbontransistor. Sådanne transistorer tilbyder de laveste støjtransmissionsniveauer og er bedst egnede til radiofrekvensapplikationer til oscillatorer, trådløs signaloverførsel og forstærkere. Dette afspejler det faktum, at en af de originale anvendelser til germaniumkomponenter for årtier siden var inden for radiodesign.