Hva er en Germanium-transistor?
En germanium-transistor er en variant av en standardtransistor som er bygd på elementet silisium, der det i stedet ofte brukes en silisium-silisium-germanium-legering for å øke overføringshastigheten til elektriske signaler. Individuell elektrisk komponenthastighet tilføres som et aggregat, og derfor kan en germanium-transistor-gruppe betydelig øke behandlingshastigheten til en krets. Germanium transistor foregår tidligere silisiumdesign, og de ble ofte brukt på 1950- og 60-tallet. Gjennomføringshastigheten eller lavere avstandsspenning er overlegen silisium, men i dag har de bare spesialiserte applikasjoner.
Halvledende germanium silisium-transistorer er også legert med indium, gallium eller aluminium, og har blitt brukt som erstatninger for et annet alternativ til ren-silisium-transistor-matriser, de som er bygd på gallium-arsenid. I solcelleapplikasjoner brukes germanium og gallium-arsenid sammen da de har lignende krystallgittermønster. Optikkapplikasjoner er et vanlig sted hvor det brukes en germanium-transistor nå, delvis fordi rent germanium-metall er gjennomsiktig for infrarød stråling.
Germanium-legeringer tilbyr forbedrede overføringshastigheter i høyhastighetskretsløp over silisium, men de er ikke uten ulemper. De fleste egenskapene til en germanium-transistor faller under egenskaper til en standard silisiumtransistor, inkludert den maksimale kraftfordelingen de tilbyr, på rundt 6 watt mot over 50 watt for silisium, og lavere nivåer av strømforsterkning og driftsfrekvenser. Germanium transistor har også dårlig temperaturstabilitet sammenlignet med silisium. Når temperaturen øker, lar de mer strøm passere, noe som til slutt resulterer i at de brenner ut, og kretsløp må være designet for å forhindre denne muligheten.
En av de største ulempene ved en germanium-transistor er at den viser gjeldende lekkasje på grunn av tendensen til germanium til å utvikle skruedislokasjoner. Dette er fine utvekster av den krystallinske strukturen, kjent som værhår, som over tid kan kortslutte en krets. Nåværende lekkasje på over 10 mikroampere kan være en metode for å bestemme at en transistor er bygget på en base av germanium i stedet for silisium.
Sammenlignet med silisium, er germanium et sjeldent og dyrt metall å gruve. Mens silisium er lett å få tak i som kvarts i rå form, er prosessen med raffinering av halvledere silisium (SGS) fremdeles svært teknisk. Likevel utgjør det ikke helsefarene som germanium gjør, der germanium og germaniumoxid produsert i raffineringsprosessen har vist seg å ha nevrotoksiske effekter på kroppen.
Selv om germanium primært brukes som transistorer i solcelle- og optiske applikasjoner, brukes germaniumdioden også som en elektrisk komponent på grunn av sin lavere avstandsspenning på ca. 0,3 volt mot 0,7 volt for silisiumdioder. Denne unike fordelen med germanium-halvlederkomponenter gjør dem til et mål for integrering i fremtidige høyhastighetskomponenter, for eksempel silisium-germanium karbontransistor. Slike transistorer tilbyr de laveste støyoverføringsnivåene og er best egnet for radiofrekvensapplikasjoner for oscillatorer, trådløs signaloverføring og forsterkere. Dette gjenspeiler det faktum at en av de originale bruksområdene for germaniumkomponenter for flere tiår siden var innen radiodesign.