Dlaczego przy produkcji diod preferuje się krzem zamiast germanu?

Do produkcji diod preferuje się krzem zamiast germanu, głównie ze względu na wyższy zakres temperatur pracy i większą stabilność termiczną. Diody krzemowe wytrzymują wyższe temperatury bez znaczącego pogorszenia wydajności w porównaniu z diodami germanowymi, co czyni je bardziej odpowiednimi do szerokiego zakresu zastosowań, w tym tych wymagających wytrzymałości w trudnych warunkach. Ponadto krzem ma lepszą wytrzymałość mechaniczną i niezawodność, które są kluczowymi czynnikami w produkcji i trwałości elementów elektronicznych, takich jak diody.

Dioda krzemowa jest ogólnie preferowana w stosunku do diody germanowej z kilku powodów. Diody krzemowe mają wyższy spadek napięcia w kierunku przewodzenia, zwykle około 0,7 wolta, w porównaniu do diod germanowych, które mają niższy spadek napięcia w kierunku przewodzenia, wynoszący około 0,3 wolta. Ten wyższy spadek napięcia przewodzenia w diodach krzemowych skutkuje lepszą stabilnością i wydajnością w wielu projektach obwodów. Diody krzemowe wykazują również niższy prąd upływowy i lepszą stabilność termiczną, co czyni je bardziej niezawodnymi i odpowiednimi do szerszego zakresu zastosowań, od elektroniki małej mocy do dużej mocy.

Rozważając zastosowania efektu Halla, krzem (Si) jest zazwyczaj preferowany w stosunku do germanu (Ge) ze względu na jego doskonałe właściwości elektryczne, w tym większą ruchliwość nośników ładunku i lepszą czułość czujników wykorzystujących efekt Halla. Silikonowe czujniki z efektem Halla zapewniają dokładniejsze i spójne pomiary pól magnetycznych w porównaniu z czujnikami germanowymi, które mogą charakteryzować się niższą czułością i problemami z wydajnością, szczególnie w wyższych temperaturach. Dlatego w zastosowaniach wykorzystujących efekt Halla, gdzie precyzja i niezawodność mają kluczowe znaczenie, zazwyczaj preferowane są czujniki krzemowe.

Krzem jest stosowany w diodach ze względu na jego obfitość, łatwość produkcji i pożądane właściwości elektryczne. Krzem ma stabilną strukturę krystaliczną, która pozwala na precyzyjne domieszkowanie w celu kontrolowania przewodności i innych właściwości elektrycznych. Ma również wyższą energię pasma wzbronionego w porównaniu do germanu, co skutkuje lepszą wydajnością w wyższych temperaturach i zmniejszonymi prądami upływowymi w zastosowaniach diodowych. Te cechy sprawiają, że krzem jest wszechstronnym materiałem półprzewodnikowym do produkcji diod, które spełniają szeroki zakres wymagań eksploatacyjnych w elektronice i elektrotechnice.

Pod względem właściwości półprzewodników krzem (Si) jest ogólnie uważany za lepszy półprzewodnik niż german (Ge) do wielu praktycznych zastosowań. Krzem ma wyższą energię pasma wzbronionego, co pozwala mu skutecznie działać w wyższych temperaturach i zmniejsza wewnętrzne stężenie nośnika w porównaniu z germanem. Skutkuje to niższymi prądami upływowymi i lepszą stabilnością termiczną w urządzeniach krzemowych. Krzem jest również bardziej powszechny i ​​tańszy w produkcji w dużych ilościach w porównaniu z germanem. Ogólnie rzecz biorąc, czynniki te przyczyniają się do powszechnego stosowania krzemu w nowoczesnych urządzeniach półprzewodnikowych, co czyni go preferowanym wyborem w różnych zastosowaniach elektronicznych w stosunku do germanu.