半導(dǎo)體材料-鍺
化學先生 / 2019-05-19
1871年俄國化學家門捷列夫曾預(yù)言“類硅”的元素存在。
1885年德國礦物學家威斯巴克在一礦山發(fā)現(xiàn)了一種以硫化銀為主的新礦石一一弗賴堡礦石即硫化銀鍺礦(4Ag2 S. Ges2)。
1886年，德國化學家溫克勒分析了這一新礦物，他斷定礦石中一定含有一種未知的新元素。他認為這新元素必定同砷、銻、錫三者同屬于一分析組、他將礦物與碳酸鈉和硫共熔，然后溶于水中，過濾，溶液中加入大量鹽酸即得到大量片狀的白色沉淀，把這沉淀烘干后于氫氣流中加熱還原，就分離出種新元素。
溫克勒為了紀念他的祖國德意志，把新元素命名為 Germanium，即“儲”，源自德國的拉丁名稱“Germania”。
大家也許知道，許多金屬、鹽和酸的水溶液以及大地、人體等，都能導(dǎo)電，叫做導(dǎo)體;玻璃、木材、橡膠、陶瓷這一類東西，不能導(dǎo)電，叫做絕緣體;半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力位于導(dǎo)體和絕緣體之間。這次我們要結(jié)識的儲就是一種重要的半導(dǎo)體材料。
大家都知道，在日常生活中最常見的溫度計就是水銀溫度計了，用它可以來測氣溫?？梢詼y人的體溫，對我們幫助可真不少?？墒?，水銀溫度計的感覺”太“遲鈍”了，它只能測量一些特別大的東西和離它挨得很近的東西的溫度，比如說吧，如果你不把它放在口中，它就測不出你的體溫，這真是有些美中不足啊。
現(xiàn)在，人們已做成了一種“感覺”十分靈敏的溫度計。它的靈敏度有多高呢?舉個例子你就知道了，有一天你出去到一千米以外的公園里去玩，雖然把它這個“機靈鬼”放在家里，可它照樣知道你的體溫。
有的讀者可能會問，這么靈敏的溫度計是用什么做成的呀?
它是人們用鍺做成的。在通常情況下，鍺的電阻是很高的。我們可以拿水銀來跟它作比較。假定水銀的導(dǎo)電率是1，那么儲的導(dǎo)電率只有0.001，也就是說，鍺的導(dǎo)電能力只有水銀的1/1000因此，我們可以用儲作成薄片電阻，涂到玻璃、石英或者陶瓷上，在雷達等設(shè)備里應(yīng)用。
更重要的是，作為半導(dǎo)體材料，在不同的外因條件和雜質(zhì)等因素的影響下，鍺的導(dǎo)電能力會發(fā)生很大的變化。利用它的這個牌氣，人們可以做成許多重要而有用的半導(dǎo)體元件。
儲的導(dǎo)電能力會隨著溫度的變化而靈敏地改變:溫度變化幾百度，導(dǎo)電能力改變了幾百萬倍。導(dǎo)電能力的改變是可以通過儀器很準確地測量出來的，所以人們利用鍺的這個特性，做成了對溫度變化感覺十分靈敏的半導(dǎo)體溫度計一一熱敏電阻。
它的本領(lǐng)實在太高了，不但可以察黨到一千米以外人體的溫度，還能測出0.005℃的溫度變化。人們用它可以做成溫度自動控制器、定時繼電器等，廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。
用儲不但可以做成靈敏的半導(dǎo)體溫度計，而且可以來發(fā)電。原來，溫對儲的另一個影響是產(chǎn)生“溫差電效應(yīng)”。半導(dǎo)體經(jīng)過適當?shù)慕M合，在它的頭加熱，兩頭就有了溫度差，這時就會產(chǎn)生電流。可是，這有什么用處呢用處可大了。利用“溫差電效應(yīng)”，我們就能用儲做成溫差電池，直接把熱變成電能，而不需要許多笨重、復(fù)雜、經(jīng)常受到磨損和需要維護修理的鍋你汽輪機、發(fā)電機等設(shè)備。比如，把具有良好的溫差電效應(yīng)的儲硅合金用于差發(fā)電機，結(jié)構(gòu)簡單，不用維修，使用壽命長達5-10年，而且還能成燒地提高發(fā)電效率。你看，這多么經(jīng)濟省事啊!
鍺還可以用來制造光電池。太陽發(fā)出的光線照射到經(jīng)過特殊加工的請半導(dǎo)體上，就會不斷地放出電來。光照越強，發(fā)出的電力越大。這樣，我們、可以從太陽光那里取得無窮無盡的廉價電力。
也許你就有一臺半導(dǎo)體收音機，沒事時一按開關(guān)，就可以聽到美妙的歌曲，激動人心的體育節(jié)目，關(guān)心國家大事的同學還可以從中聽到最新的時事報導(dǎo)。
但你們知道收音機是由什么做成的嗎?
原來，收音機的主要元件是晶體管一一二極管和三極管，它們多數(shù)是用儲做成的。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年生產(chǎn)的儲晶體管超過5億只。
與電子管相比，晶體管不需要真空抽氣，又不需要為熱燈絲，它體積小，重量輕，壽命長，用電省，而且非常結(jié)實，在碰撞和震動的情況下也能長期使用。
當收音機剛出現(xiàn)時，由于它能使人們收聽到遠在千里之外的播音員的聲音，因此人們曾親切地稱呼它叫“千里耳晶體管用鍺制成的晶體管還可用來制造“電腦”。一臺每秒能運算1000次的巨型電子計算機，它比人們的計算速度要快千萬倍。如果使用電子管作元件，得裝滿一幢大樓，而如果用晶體管代替電子管，體積就可以大縮小，幾個不大的房間就可裝得了，而且節(jié)省電力?，F(xiàn)在，人們改用超大規(guī)模集成電路來制造“電腦”，它的體積越發(fā)小了。
傳說以前有個身想肺的人，經(jīng)過長期治療毫不見效，病情反而愈加重了。在生命所剩不多的時間里，他毅然離家，搬進了深山老林，終日與山鳥為伴。這樣過了幾年后，他又完全健康地回到了家里，當人們見到他時，都十分驚語，紛紛問他吃了什么“仙丹靈藥”。他回答說，吃的食物跟以前一樣，只是一日三管堅持吃一些大蒜…雖然人們都弄不清楚大蒜為何能治療癆病，但卻都在每頓飯時食用一些蒜泥。從此往后，這兒的人很少再得癆病。大蒜為什么會有這樣的奇效呢?
原來，大蒜中含有許多天然抗癌元素和儲。微量元素，能夠清除人體內(nèi)極為有害的自由基，保護細胞的結(jié)構(gòu)和功能，它還能刺激免疫球蛋白產(chǎn)生抗體，增強人體對疾病的抵抗力。
浙江有個盛產(chǎn)茶葉的村莊，那里的人都酷愛飲茶，長壽的人很多，幾乎沒有癌癥，被譽為“無癌村”、“長壽莊”。經(jīng)過種學家們的分析，茶葉中含有大量的硒，是那里無癌長壽的主要原因。
至于微量元素鍺，作用就更大了，它能促進人體血液循環(huán)，增強人體的抵抗力，還能使衰老或喪失功能的細胞恢復(fù)功能。更重要的是，可以通過生物電位，抑制癌細胞的繁殖，它還能誘發(fā)人體內(nèi)的干擾素，將巨噬細胞誘變?yōu)榭拱┬跃奘杉毎?，所以有防癌抗癌作用?/span>
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