Science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Waarom heeft silicium de voorkeur boven germanium?

Er zijn verschillende redenen waarom silicium in de halfgeleiderindustrie de voorkeur heeft boven germanium:

Overvloed: Silicium is, na zuurstof, het meest voorkomende element in de aardkorst. Germanium is daarentegen relatief zeldzaam. Dit maakt silicium veel kosteneffectiever om te verkrijgen en te gebruiken.

Kosten: Vanwege zijn overvloed is silicium veel goedkoper dan germanium. Dit is een belangrijke factor in de halfgeleiderindustrie, waar de kosten laag moeten worden gehouden om betaalbare elektronische apparaten te produceren.

Stabiliteit: Silicium is een stabieler element dan germanium. Het is minder gevoelig voor oxidatie en andere chemische reacties die de prestaties van halfgeleiders kunnen beïnvloeden. Dit maakt silicium betrouwbaarder en duurzamer voor langdurig gebruik in elektronische apparaten.

Hogere mobiliteit van vervoerders: De mobiliteit van ladingsdragers (elektronen en gaten) in silicium is hoger dan in germanium. Dit betekent dat elektronen en gaten sneller en gemakkelijker door silicium kunnen bewegen, waardoor elektronische apparaten sneller en efficiënter kunnen werken.

Betere oxide-eigenschappen: Siliciumdioxide (SiO2), dat zich van nature op het oppervlak van silicium vormt, is een uitstekende isolator met een hoge diëlektrische sterkte. Dit maakt het ideaal voor gebruik als poortoxide in transistors, waardoor een goede controle over de stroomstroom ontstaat. Germaniumoxide is daarentegen niet zo stabiel of betrouwbaar.

Beproefde technologie: Silicium wordt al tientallen jaren gebruikt in de halfgeleiderindustrie en er is een enorm ecosysteem van productieprocessen, hulpmiddelen en expertise omheen ontwikkeld. Dit maakt het eenvoudiger om hoogwaardige, op silicium gebaseerde apparaten te produceren met betrouwbare en consistente resultaten.

Historische factoren: De vroege ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie in de Verenigde Staten, waar silicium direct beschikbaar was, droeg verder bij aan de dominantie van deze industrie over germanium.

Hoewel germanium enkele voordelen heeft ten opzichte van silicium in specifieke toepassingen, zoals hogesnelheidselektronica en apparaten met hoog vermogen, hebben de algemene eigenschappen, de overvloed en de gevestigde technologie van silicium ervoor gezorgd dat het de voorkeur geniet voor de overgrote meerderheid van halfgeleidertoepassingen.