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:
• Silício:
– Na equação do diodo
– Cada semicondutor tem uma energia de gap diferente:
• Germânio:
• 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:
• Diodo de germânio:
• Diodo de silício:
Passo 3
Corrente de fuga e temperatura
– A corrente de saturação (que vira “fuga” em polarização reversa) cresce exponencialmente com temperatura e depende de
:
– A corrente de saturação
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.
– 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
– 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.
– 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:
- Banda proibida: Ge
, Si . - Queda de tensão direta: Ge ~0,2–0,3 V, Si ~0,6–0,7 V.
- Corrente de fuga
: bem maior em Ge, devido ao menor. - Sensibilidade térmica: Ge mais instável com temperatura.
- Velocidade/comutação: Ge mais lento, Si mais rápido e versátil em altas frequências.