دیود ژرمانیومی (Germanium Diode)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود ژرمانیومی (Germanium Diode) :
دیود ژرمانیومی (Germanium Diode) نوعی دیود نیمه هادی است که از ژرمانیوم (Germanium) به عنوان ماده اصلی نیمه هادی استفاده می کند. ژرمانیوم اولین ماده نیمه هادی بود که به صورت تجاری برای ساخت دیودها و ترانزیستورها استفاده شد و در دهه های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ بسیار رایج بود. دیودهای معروف 1N34 و 1N60 از این دسته هستند.
مهم ترین ویژگی دیود ژرمانیومی، ولتاژ آستانه (Forward Voltage Drop) بسیار پایین آن (حدود ۰.۲ تا ۰.۳ ولت) است. این مقدار در مقایسه با دیود سیلیکونی (۰.۶-۰.۷ ولت) به طور قابل توجهی کمتر است. این ویژگی دیود ژرمانیومی را برای کاربردهایی که سیگنال های بسیار ضعیف دارند (مانند گیرنده های رادیویی کریستالی) ایده آل می سازد.
ساختار دیود ژرمانیومی معمولا از نوع اتصال نقطه ای (Point Contact) یا آلیاژی (Alloy Junction) است. در نوع اتصال نقطه ای، یک سیم فلزی تیز روی بلور ژرمانیوم فشار داده می شود. در نوع آلیاژی، یک قطعه فلز (مانند ایندیوم) روی ژرمانیوم ذوب شده و پیوند P-N تشکیل می دهد.
پارامترهای دیود ژرمانیومی عبارتند از: ولتاژ آستانه پایین (۰.۲-۰.۳ ولت)، حداکثر ولتاژ معکوس نسبتا پایین (معمولا ۵۰-۱۰۰ ولت)، جریان نشتی معکوس (Reverse Leakage Current) نسبتا بالا (چند میکروآمپر تا چند ده میکروآمپر)، و حساسیت زیاد به دما. با افزایش دما، جریان نشتی به شدت افزایش می یابد.
کاربرد اصلی دیود ژرمانیومی در آشکارسازی (Detection) سیگنال های رادیویی AM است. ولتاژ آستانه پایین آن باعث می شود بتواند سیگنال های ضعیف رادیویی را بدون اعوجاج یکسو کند. به همین دلیل، در گیرنده های رادیویی ساده (مانند گیرنده های کریستالی) و مراحل اولیه گیرنده های AM قدیمی از دیود ژرمانیومی استفاده می شد.
کاربرد دیگر در مدارات کلیپر (Clipper) و شپر (Clamper) با سیگنال های کوچک است. در مدارات صوتی، گاهی از دیودهای ژرمانیومی برای ایجاد اعوجاج دلپذیر (مانند افکت های فازی و دیستورشن گیتار) استفاده می شود. صدای حاصل از برش سیگنال توسط دیود ژرمانیومی ملایم تر و گرم تر از دیود سیلیکونی توصیف می شود.
دیودهای ژرمانیومی همچنین در مدارات آشکارساز دمایی (Temperature Sensors) به کار می رفتند، زیرا جریان نشتی آنها به شدت به دما وابسته است. با اندازه گیری جریان نشتی در بایاس معکوس ثابت، می توان دما را تخمین زد. البته امروزه سنسورهای دقیق تری وجود دارند.
معایب دیود ژرمانیومی شامل حساسیت حرارتی بالا، جریان نشتی معکوس زیاد، ولتاژ شکست پایین، و پایداری کمتر در مقایسه با سیلیکون است. به همین دلایل و با پیشرفت فناوری ساخت سیلیکون، دیودهای ژرمانیومی از دهه ۱۹۷۰ به بعد به تدریج از اکثر کاربردها کنار گذاشته شدند.
امروزه، دیودهای ژرمانیومی عمدتا در تجهیزات قدیمی، برای مرمت (Restoration) رادیوها و دستگاه های الکترونیک قدیمی، و توسط علاقه مندان به الکترونیک خلاق (Hobbyists) برای ساخت گیرنده های کریستالی و افکت های گیتار استفاده می شوند. تولید آنها نیز به شدت محدود شده است و یافتن دیود ژرمانیومی جدید نسبتا دشوار است.
برخی از دیودهای ژرمانیومی معروف عبارتند از: 1N34، 1N60، OA47، OA81، و OA90. این دیودها معمولا در بسته بندی شیشه ای با نوارهای رنگی (برای شناسایی کاتد) عرضه می شدند. دیود 1N34 یکی از شناخته شده ترین و در دسترس ترین دیودهای ژرمانیومی است.
در نهایت، دیود ژرمانیومی نقشی اساسی در آغاز عصر نیمه هادی ها داشت و اولین دیودهای تجاری از این جنس بودند. اگرچه امروزه عمدتا جای خود را به سیلیکون داده است، اما ویژگی های منحصر به فرد آن (به ویژه ولتاژ آستانه پایین) باعث شده در برخی کاربردهای خاص همچنان مورد توجه علاقه مندان باشد. دیود ژرمانیومی نماد دوران گذار از لامپ های خلأ به نیمه هادی های مدرن است.
