ゲルマニウムトランジスタとは

ゲルマニウムトランジスタは、元素シリコン上に構築された標準トランジスタのバリエーションであり、代わりに、シリコン-シリコン-ゲルマニウム合金が電気信号の伝送速度を上げるために一般的に使用されます。 個々の電気部品の速度は合計として加算されるため、ゲルマニウムトランジスタアレイは回路の処理速度を大幅に向上させることができます。 ゲルマニウムトランジスタは標準的なシリコン設計よりも前のもので、1950年代および60年代に一般的に使用されていました。 スループット速度または低いカットオフ電圧はシリコンよりも優れていますが、今日では特殊なアプリケーションしかありません。

半導体ゲルマニウムシリコントランジスタは、インジウム、ガリウム、またはアルミニウムとも合金化され、ヒ化ガリウム上に構築された純シリコントランジスタアレイの代替品として使用されてきました。 太陽電池アプリケーションでは、ゲルマニウムとヒ化ガリウムは、同様の結晶格子パターンを持っているため、一緒に使用されます。 純粋なゲルマニウム金属は赤外線を透過するため、光学用途は現在ゲルマニウムトランジスタが採用されている一般的な場所です。

ゲルマニウム合金は、シリコン上の高速回路で伝送速度を向上させますが、欠点がないわけではありません。 ゲルマニウムトランジスタのほとんどの特性は、シリコンの50ワット以上に対して約6ワットであり、電流ゲインと動作周波数のレベルが低いなど、提供する最大電力分布など、標準のシリコントランジスタの特性を下回ります。 ゲルマニウムトランジスタは、シリコンに比べて温度安定性も劣っています。 温度が上昇すると、より多くの電流が流れるようになり、最終的には燃え尽きます。この可能性を防ぐように回路を設計する必要があります。

ゲルマニウムトランジスタの最大の欠点の1つは、ゲルマニウムがらせん転位を発生する傾向があるため、リーク電流が表示されることです。 これらは、ウィスカとして知られる結晶構造の微細な成長物であり、時間の経過とともに回路を短絡させる可能性があります。 10マイクロアンペアを超える電流リークは、シリコンではなくゲルマニウムをベースにトランジスタが構築されていることを判断する方法です。

シリコンと比較して、ゲルマニウムは私にとって希少で高価な金属です。 シリコンは生の石英として入手が容易ですが、半導体グレードシリコン（SGS）の精製プロセスは依然として非常に技術的なものです。 それにも関わらず、精製プロセスで生成されたゲルマニウムと酸化ゲルマニウムが体に神経毒性を及ぼすことが示されているゲルマニウムがもたらす健康被害はありません。

ゲルマニウムは主に太陽電池および光学用途のトランジスタとして使用されますが、ゲルマニウムダイオードは、シリコンダイオードの0.7ボルトに対して約0.3ボルトの低いカットオフ電圧のため、電気部品としても使用されます。 ゲルマニウム半導体コンポーネントのこのユニークな利点により、シリコンゲルマニウムカーボントランジスタなどの将来の高速コンポーネントへの組み込みのターゲットになります。 このようなトランジスタは、ノイズ伝送レベルが最も低く、発振器、無線信号伝送、およびアンプの無線周波数アプリケーションに最適です。 これは、数十年前のゲルマニウムコンポーネントの元の用途の1つが無線設計にあったという事実を反映しています。