O que é um transistor de germânio?

Um transistor de germânio é uma variação de um transistor padrão construído sobre o elemento silício, onde, em vez disso, uma liga de silício-silício-germânio é comumente usada para aumentar a velocidade de transmissão de sinais elétricos. A velocidade individual dos componentes elétricos é agregada e, portanto, um conjunto de transistores de germânio pode aumentar significativamente a velocidade de processamento de um circuito. O transistor de germânio é anterior ao design padrão de silício e era comumente usado nas décadas de 1950 e 1960. A velocidade de produção ou a tensão de corte mais baixa são superiores ao silício, mas hoje eles têm apenas aplicações especializadas.

Os transistores de silício-germânio semicondutores também são ligados com índio, gálio ou alumínio e foram usados ​​como substitutos de outra alternativa aos arranjos de transistores de silício puro, aqueles construídos com arseneto de gálio. Em aplicações de células solares, o germânio e o arseneto de gálio são usados ​​juntos, pois possuem padrões semelhantes de treliça de cristal. As aplicações ópticas são um local comum onde um transistor de germânio é empregado agora, em parte porque o metal puro de germânio é transparente à radiação infravermelha.

As ligas de germânio oferecem taxas de transmissão aprimoradas em circuitos de alta velocidade sobre silício, mas não deixam de ter suas desvantagens. A maioria das propriedades de um transistor de germânio fica abaixo das de um transistor de silício padrão, incluindo a distribuição máxima de energia que eles oferecem, em torno de 6 watts versus mais de 50 watts para silício e níveis mais baixos de ganho de corrente e frequências de operação. O transistor de germânio também possui baixa estabilidade de temperatura em comparação com o silício. À medida que a temperatura aumenta, eles permitem a passagem de mais corrente, resultando eventualmente em sua queima, e os circuitos devem ser projetados para evitar essa possibilidade.

Uma das maiores desvantagens de um transistor de germânio é que ele exibe vazamento de corrente devido à tendência do germânio a desenvolver deslocamentos de parafusos. Essas são conseqüências finas da estrutura cristalina, conhecidas como bigodes, que, com o tempo, podem causar um curto-circuito em um circuito. O vazamento de corrente de mais de 10 micro-amperes pode ser um método para determinar se um transistor é construído sobre uma base de germânio em vez de silício.

Comparado ao silício, o germânio é um metal raro e caro para o meu. Enquanto o silício é fácil de obter como quartzo na forma bruta, o processo de refinação de silício de grau semicondutor (SGS) ainda é altamente técnico. No entanto, ele não apresenta os riscos à saúde que o germânio apresenta, onde o germânio e o óxido de germânio produzidos no processo de refino demonstraram ter efeitos neurotóxicos no corpo.

Embora o germânio seja usado principalmente como transistores em células solares e em aplicações ópticas, o diodo de germânio também é empregado como componente elétrico devido à sua tensão de corte mais baixa de cerca de 0,3 volts versus 0,7 volts para diodos de silício. Essa vantagem exclusiva dos componentes semicondutores de germânio os torna um alvo para incorporação em futuros componentes de alta velocidade, como o transistor de carbono silício-germânio. Esses transistores oferecem os níveis mais baixos de transmissão de ruído e são mais adequados para aplicações de radiofrequência para osciladores, transmissão de sinal sem fio e amplificadores. Isso reflete o fato de que um dos usos originais dos componentes de germânio décadas atrás era no design de rádio.