» » Области применения германия
07.02.2017

Германий как полупроводник играет важную роль в новой, бурно развивающейся области современной техники полупроводниковой электронике. В этой области наиболее широко используют германий для изготовления кристаллических выпрямителей и усилителей, возможности применения которых в радиотехнике, радарных установках, телемеханике, сложных счетных машинах и автоматике весьма велики.
Действие кристаллических выпрямителей основано на том, что на контакте между полупроводниками с различным типом проводимости или на границе полупроводника с металлом образуется запирающий слой, обладающий способностью пропускать ток одного направления и создавать большое сопротивление для тика обратного направления.
Выпрямляющие контакты между полупроводниками с различным типом проводимости принято называть электронно-дырочными переходами, или р—n-переходами. В монокристаллах германия такие переходы могут быть получены в результате диффузии примесей разного типа (донорных и акцепторных) с двух сторон германиевой пластинки или же разделением примесей (различно влияющих на тип проводимости) при получении монокристаллов германия.
Один из распространенных способов получения электроннодырочных переходов состоит в сплавлении пластинки монокристалла электронного германия с кусочком индия. Вследствие диффузии атомов индия в германий в месте контакта образуется тонкий слой с дырочной проводимостью. Свойства запирающего слоя использованы также для создания кристаллических усилителей.
Кристаллические выпрямители и усилители обладают рядом преимуществ перед электронными лампами: потребляемая ими мощность значительно ниже, чем вакуумных ламп, а срок их службы длительней. Они отличаются большей механической устойчивостью по отношению к вибрациям и ударам, чем электронные лампы, и имеют по сравнению с ними значительно меньшие размеры. В настоящее время изготовляют германиевые диоды и триоды, аналогичные по своему действию электронным усилительным лампам.
Подобно некоторым другим полупроводникам германий применяют для изготовления термистеров. Здесь использована характерная для полупроводников сильная зависимость их электросопротивления от температуры (при нагревании на один градус электросопротивление падает на 3—6%), что позволяет легко определять температуру по электросопротивлению.
С помощью маленьких германиевых пластинок, служащих термистерами, можно измерять температуру в любом месте помещений, судов и различных механизмов, что позволяет легко осуществить автоматическую сигнализацию и управление. Tepмистеры используют также в устройствах, служащих для автоматического включения или выключения тока через определенные промежутки времени (реле времени) и в приборах, обеспечивающих постепенное, с заданной скоростью, увеличение тока в цепи.
Этим далеко не исчерпываются возможности использования германия как полупроводника. Так, подобно другим полупроводникам, его применяют для изготовления фотоэлементов с запирающим слоем и термоэлементов.
В радиотехнике, кроме германиевых выпрямителей и усилителей, применяют германиевые пленочные сопротивления.
Тонкая пленка германия, нанесенная на стекло, кварц или плотную керамику, обладает весьма высоким электросопротивлением. Электросопротивление пленки длиной 25 мм, нанесенной на стеклянную трубку диаметром 7 мм, колеблется (в зависимости от условий нанесения пленки) от 1000 ом до нескольких мегом. Нанесение пленки германия осуществляется путем термической диссоциации газообразного гидрида германия при температуре 370°.
Имеются указания о применении двуокиси германия для изготовления оптического стекла. Стекло, изготовленное на основе двуокиси германия, обладает более высоким коэффициентом преломления, более высокой дисперсией, большей плотностью и более низкими температурой размягчения и вязкостью в жидком состоянии, чем стекла на основе кремнезема.
Предложено применение некоторых сплавов германия. Сплав алюминия с германием (74% Al; 21% Ge, 2% Fe и 3% Si) рекомендован для изготовления катодов электронных ламп. Катоды из сплава германия обладают интенсивной вторичной электронной эмиссией.
Сплавы золота с германием (при содержании германия более 8%) могут служить для изготовления точных отливок, так как эти сплавы увеличиваются в объеме при затвердевании.
Легкоплавкий эвтектический сплав Au-Ge (содержащий 12% Ge, плавится при 356°) предложен для получения твердых покрытий на золоте или изделиях, покрытых золотом. Покрытие получают путем погружения изделия в сплав при 400—500°
Незначительная примесь германия повышает сопротивление усталости, коррозии, а также предел текучести магниевых отливок.
Германиевые бронзы (сплавы меди с германием) устойчивы против действия серной и соляной кислот. Бронзы с содержанием выше 25% Ge устойчивы также против действия азотной кислоты и растворяются только в царской водке.