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首位简单讲一讲对于半导体世界的人们,或者那些曾经是电子和技术极客的人来说,他们一直都知道可以用半导体替代硅来替代晶体管和电路。这种替代品是一种叫做锗 (Ge) 的元素。锗是一种易碎的银白色元素,具有类似于硅的半导体特性。多年来,锗一直是半导体材料电子和电路的首选,但很快它变得更加昂贵,因为硅被发现并用于类似目的。由于硅在世界上更为普遍且自然可用,因此收集和复制用于导电目的非常便宜,因此一旦计算机变得更加大规模生产并可供公众使用,它就取代了锗。锗矿石实际上非常稀有自然,这导致其相对费用。然而,锗可以从锌矿石中获得,并且可以通过处理锌冶炼厂烟道中的粉尘来获得。也有某些煤燃烧并产生锗作为副产品。锗可以非常有效地用于太阳能电池板,因为它具有与硅相似的同位素,这样就可以用脱离锗原子轨道的“自由”电子产生电流。虽然硅确实更便宜,但锗仍然以一些特殊的方式使用,因为它在导电方面更有效,并且具有使其多功能和有用的其他特性。虽然有研究正在进行,但锗没有任何生物用途。看看这种元素是否真的对人类有一些健康的特性——它正在被研究为一种可能的抗癌剂。然而,它是 尽管正在进行研究以了解这种元素是否真的对人类有一些健康的特性——它正在被研究为一种可能的抗癌剂。然而,它是 尽管正在进行研究以了解这种元素是否真的对人类有一些健康的特性——它正在被研究为一种可能的抗癌剂。然而,它是主要用于电子和光学。锗现在最常用于广角相机镜头、显微镜镜头和一些红外光谱仪。它还用于荧光灯、光纤电缆的芯线和一些 LED 照明。当掺入砷或镓时,它不仅可以用作电导体,还可以用作晶体管。锗也用于机场扫描仪,因为它通常可以检测辐射。锗也是一种有效的合金剂——例如,在银中使用 1% 的锗可以防止失去光泽。您可以在元素周期表中找到原子序数为 32 的锗,并且您可以看到锗与其半导体表亲(包括硅)之间的比较。
不仅而且硅和锗是晶体管技术和微型电子工业的基石。纯硅和锗是电的不良导体,因为它们的外层电子被束缚在类金刚石框架的共价键中。金刚石是绝缘体,因为要提供足够的能量来拉动共价键电子并让它们通过晶体导电并不容易。释放硅中的电子所需的能量更少,锗所需的能量更少。这些原子更大,它们的电子保持得不那么紧密。它们不是金属意义上的导体,而是半导体。在低电压下,它们是绝缘体,但如果施加的电压足够高,它们就会开始导电。金属的电导率随着温度的升高而降低,因为原子的振动使电子的通过变得更加困难。这种效应在半导体中被更多的电子所掩盖,这些电子在较高温度下从键中“摇散”;因此,随着温度的升高,半导体成为更好的导体。
小编结束语锗首先因其在半导体中的应用而变得重要。这仍然占所生产的锗的 15% 左右。但该元素的其他用途现在更为重要。美国生产的锗中约有 40% 用于制造光纤系统。
光纤是由纯玻璃制成的非常细的线。光纤的作用有点像铜线。它可以像铜线传输消息一样传输消息。不同之处在于光纤通过光波传输信息。铜线携带关于电流的信息。玻璃线的透光能力取决于杂质的存在。光纤掺杂有锗和其他元素,以提高其传输光信息的能力。光纤现在用于传输电话信息,而不是电线。锗也用作催化剂。催化剂用于加速或减缓化学反应。催化剂在反应过程中不发生任何化学变化。锗催化剂主要用于塑料生产。
锗还用于制造用于军事应用的专用玻璃。例如,它用于制造可在黑暗中使用的武器瞄准系统。卫星系统和火警系统也可能包含含锗的玻璃。
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