ترانزیستورهای ژرمانیومی: آغاز عصر الکترونیک و دلایل افول آن‌ها
ترانزیستورهای ژرمانیومی اولین ترانزیستورهای نیمه‌هادی بودند که در اواخر دهه ۱۹۴۰ میلادی توسعه یافتند. نخستین نمونه موفق از این ترانزیستورها توسط شرکت Bell Labs در سال 1947 ساخته شد و از عنصر ژرمانیوم (Ge) به عنوان ماده پایه نیمه‌هادی استفاده می‌کرد. ژرمانیوم با عدد اتمی ۳۲، رسانایی نیمه‌هادی طبیعی دارد و در آن زمان به دلیل تکنولوژی استخراج و تصفیه ساده‌تر نسبت به سیلیکون، انتخابی منطقی برای ساخت ترانزیستورها بود.
ویژگی‌های فنی ترانزیستورهای ژرمانیومی
ترانزیستورهای ژرمانیومی نسبت به نوع سیلیکونی دارای برخی مزایا بودند: ولتاژ آستانه پایین‌تری داشتند، در فرکانس‌های پایین عملکرد خوبی از خود نشان می‌دادند و تولید آن‌ها در آغاز ساده‌تر بود. ولتاژ بایاس پایه-امیتر آن‌ها معمولاً در حدود 0.2 تا 0.3 ولت بود (در مقابل 0.6 تا 0.7 ولت در ترانزیستورهای سیلیکونی)، که باعث می‌شد در برخی مدارهای آنالوگ مانند تقویت‌کننده‌ها به‌راحتی وارد ناحیه هدایت شوند.
کاربردهای اولیه
در دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی، ترانزیستورهای ژرمانیومی به‌طور گسترده در رادیوها، آمپلی‌فایرها، سیستم‌های صوتی، تجهیزات نظامی، و حتی در اولین رایانه‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. در ایران نیز تا دهه ۷۰ شمسی، برخی از تجهیزات قدیمی مانند رادیوهای لامپی که به ترانزیستور ارتقا یافته بودند، از این نوع ترانزیستور بهره می‌بردند.
چرا ترانزیستورهای ژرمانیومی منسوخ شدند؟
علیرغم موفقیت اولیه، ترانزیستورهای ژرمانیومی به تدریج جای خود را به ترانزیستورهای سیلیکونی دادند. دلایل این جایگزینی به چند عامل کلیدی بازمی‌گردد:
1. پایداری حرارتی پایین: ژرمانیوم در دمای حدود ۷۵ درجه سانتی‌گراد دچار ناپایداری شدید می‌شود، در حالی‌که سیلیکون می‌تواند تا حدود ۱۵۰ درجه را تحمل کند.
2. نشت جریان بالا: ترانزیستورهای ژرمانیومی جریان نشتی زیادی در دمای محیط دارند که باعث افزایش نویز و کاهش راندمان می‌شود.
3. دشواری در تولید انبوه با خلوص بالا: خالص‌سازی ژرمانیوم در مقیاس صنعتی پرهزینه‌تر از سیلیکون بود.
4. ارزان‌تر و مقاوم‌تر بودن سیلیکون: سیلیکون نه‌تنها فراوان‌تر است، بلکه ساختار کریستالی مقاوم‌تری نیز دارد که باعث افزایش عمر و کیفیت قطعات می‌شود.
نتیجه‌گیری
ترانزیستورهای ژرمانیومی سهم بزرگی در آغاز عصر نیمه‌هادی‌ها و کنار گذاشتن لامپ‌های خلأ داشتند. اما با پیشرفت تکنولوژی و ظهور ترانزیستورهای سیلیکونی که عملکرد بهتر، قیمت پایین‌تر و پایداری بالاتری داشتند، استفاده از ژرمانیوم در صنعت الکترونیک تقریباً متوقف شد. با این حال، این ترانزیستورها هنوز هم برای برخی علاقه‌مندان به صدای آنالوگ و طراحان مدارهای قدیمی، نوستالژیک و ارزشمند محسوب می‌شوند.
ترانزیستورهای ژرمانیومی: آغاز عصر الکترونیک و دلایل افول آن‌ها
ترانزیستورهای ژرمانیومی: آغاز عصر الکترونیک و دلایل افول آن‌ها
ترانزیستورهای ژرمانیومی: آغاز عصر الکترونیک و دلایل افول آن‌ها
