Co to jest tranzystor germanowy?
Tranzystor germanowy jest odmianą standardowego tranzystora zbudowanego na krzemie elementowym, gdzie zamiast tego powszechnie stosuje się stop krzem-krzem-german, aby zwiększyć prędkość transmisji sygnałów elektrycznych. Prędkość pojedynczego komponentu elektrycznego sumuje się jako agregat, a zatem macierz tranzystorów germanu może znacznie zwiększyć prędkość przetwarzania obwodu. Tranzystor germanowy wyprzedza standardowe konstrukcje krzemowe i były powszechnie stosowane w latach 50. i 60. Ich przepustowość lub niższe napięcie odcięcia są lepsze niż w krzemie, ale obecnie mają one tylko specjalistyczne zastosowania.
Półprzewodnikowe tranzystory krzemowe germanu są również stopowe z indem, galem lub aluminium i zostały użyte jako zamienniki innej alternatywy dla układów z czysto krzemowym tranzystorem, zbudowanych na arsenku galu. W zastosowaniach z ogniwami słonecznymi, german i arsen galu są stosowane razem, ponieważ mają podobne wzory sieci krystalicznej. Zastosowania optyki są powszechnym miejscem, w którym obecnie stosuje się tranzystor germanu, częściowo dlatego, że czysty german jest przezroczysty dla promieniowania podczerwonego.
Stopy germanu oferują zwiększone prędkości transmisji w szybkich obwodach krzemowych, ale nie są pozbawione wad. Większość właściwości tranzystora germanowego spada poniżej właściwości standardowego tranzystora krzemowego, w tym oferowany przez nie maksymalny rozkład mocy, przy około 6 watów w porównaniu do ponad 50 watów dla krzemu oraz niższych poziomach wzmocnienia prądu i częstotliwości roboczych. Tranzystor germanowy ma również słabą stabilność temperaturową w porównaniu do krzemu. Wraz ze wzrostem temperatury przepuszczają więcej prądu, co ostatecznie powoduje ich wypalenie, a obwody muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby zapobiec takiej możliwości.
Jedną z największych wad tranzystora germanowego jest to, że wykazuje on upływ prądu z powodu tendencji germanu do powstawania zwichnięć śrub. Są to drobne narośla struktury krystalicznej, zwanej wąsami, które z czasem mogą spowodować zwarcie obwodu. Prąd upływowy ponad 10 mikroamperów może być metodą ustalenia, czy tranzystor jest zbudowany na bazie germanu zamiast krzemu.
W porównaniu do krzemu german jest rzadkim i drogim metalem do wydobycia. Podczas gdy krzem jest łatwy do uzyskania jako kwarc w postaci surowej, proces rafinacji krzemu półprzewodnikowego (SGS) jest nadal wysoce techniczny. Niemniej jednak nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, jakie ma german, w którym wykazano, że german i tlenek germanu wytwarzane w procesie rafinacji mają działanie neurotoksyczne na organizm.
Chociaż german jest przede wszystkim stosowany jako tranzystory w ogniwach słonecznych i zastosowaniach optycznych, dioda germanowa jest również stosowana jako element elektryczny ze względu na niższe napięcie odcięcia wynoszące około 0,3 wolta w porównaniu do 0,7 wolta dla diod krzemowych. Ta wyjątkowa zaleta germańskich elementów półprzewodnikowych sprawia, że są one celem włączenia do przyszłych szybkich komponentów, takich jak tranzystor krzemowo-germanowy. Tranzystory takie oferują najniższe poziomy transmisji szumów i najlepiej nadają się do zastosowań w częstotliwościach radiowych w oscylatorach, bezprzewodowej transmisji sygnału i wzmacniaczach. Odzwierciedla to fakt, że przed dziesięcioleciami jednym z oryginalnych zastosowań komponentów germanu było projektowanie radiowe.