Atendendo a pedidos, este post é uma comparação entre o silício e o germânio, como materiais de base para os semicondutores.
Semelhanças entre o silício e o germânio
Por quê usa-se mais o silício na eletrônica?
O principal fator é a abundância, o silício usado para a fabricação de semicondutores vem da areia, cujo principal componente é o dióxido de silício (SiO_{2}).
Outro fator importante são as propriedades térmicas. O silício possui condutividade térmica de 148 W/(m\cdot K) (Watts/(metro vezes Kelvin)), enquanto o do germânio é de 59,9 W/(m\cdot K). Isto mostra que o silício transmite calor de forma mais eficiente. Também possui maior estabilidade térmica que o germânio, permitindo que opere com temperaturas mais elevadas sem se degradar, o germânio só pode operar a até 70ºC, enquanto o silício pode chegar a 150ºC.
A corrente de corte
A corrente de corte circula entre os terminais do transistor BJT, quando este está em corte, porque os BJT não são ideais.
Em um transistor de germânio, a corrente de corte seria 10 a 100 vezes maior do que em um transistor de silício. Porque o cristal dopado deste elemento possui menos elétrons livres do que um cristal dopado de germânio na mesma temperatura. Além disso, a variação da corrente de corte devido à temperatura é menor no silício.
Tensão inversa de pico (PIV)
Todo diodo tem uma tensão reversa máxima que pode suportar sem se danificar, um diodo de silício pode suportar uma tensão reversa de até 1000V, enquanto em um diodo de germânio, o PIV é bem menor.
Algumas aplicações do germânio
- O óxido de germânio fica dentro do núcleo e do revestimento interno da fibra ótica, para aumentar o índice de refração.
- Lentes e janelas com germânio são usadas em câmeras de infravermelho, sensoriamento remoto e espectroscopia no infravermelho.
- Cristais de germânio de alta pureza podem detectar raios X e gama. Um fóton de alta energia produz um par elétron-lacuna quando entra em um cristal de germânio. Mas este precisa ser resfriado a temperatura do nitrogênio líquido (-196 °C), para minimizar o ruído térmico.
- O germânio tem maior mobilidade de elétrons e lacunas (espaços vazios) do que o silício. Por isto, foram introduzidos transistores CMOS com silício e germânio.
