Quais as principais diferenças entre diodos de germânio e diodos de silício.

Passo 1

Beleza, o enunciado pede pra gente listar “as principais diferenças entre diodos de germânio e diodos de silício”. O conteúdo é eletrônica básica de semicondutores, mais especificamente junção p-n e características de diodos. Pra resolver, a gente vai precisar lembrar dos conceitos de banda proibida ( ), equação do diodo e como isso impacta tensão de condução, corrente de fuga, temperatura e velocidade de comutação.

Passo 2

Material e banda proibida
– Cada semicondutor tem uma energia de gap diferente:
• Germânio: I = ISl(e^tfracqVn k T -1r)
• Silício:
– Na equação do diodo
a tensão de limiar (onde o diodo começa a conduzir forte) está ligada a . Na prática isso gera quedas de tensão direta típicas:
• Diodo de germânio:
• Diodo de silício:

Passo 3

Corrente de fuga e temperatura
– A corrente de saturação IS propto T^2 ,e^-tfracEgkT (que vira “fuga” em polarização reversa) cresce exponencialmente com temperatura e depende de :
Como do germânio é menor, dele é muito maior. Resultado: diodo de germânio vaza mais corrente quando está reversamente polarizado e é mais sensível à temperatura.

Passo 4

Sensibilidade térmica
– Diodo de germânio muda seu ponto de condução bem fácil com temperatura (uns 2 mV/°C), enquanto o de silício varia menos (cerca de 2,2 mV/°C também, mas por ter menor a estabilidade é melhor).
– Isso faz com que o germânio seja “mais temperamental” em circuitos que precisam de estabilidade térmica.

Passo 5

Velocidade de comutação e aplicações
– Germânio: maior capacitância de junção, logo comutação mais lenta e mais ruído em altas frequências.
– Silício: junção mais “seca”, comutação mais rápida, serve bem em retificadores de alta frequência, fontes chaveadas, etc.
– Germânio se usa hoje só em aplicações especiais, tipo detecção de RF ou em pedais de guitarra vintage, por causa da queda baixa.

Resposta

As principais diferenças são:
  1. Banda proibida: Ge , Si .
  2. Queda de tensão direta: Ge ~0,2–0,3 V, Si ~0,6–0,7 V.
  3. Corrente de fuga : bem maior em Ge, devido ao menor.
  4. Sensibilidade térmica: Ge mais instável com temperatura.
  5. Velocidade/comutação: Ge mais lento, Si mais rápido e versátil em altas frequências.

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