يتساءل العديد من عشاق التكنولوجيا عن الفرق بين السيليكون والجرمانيوم، فهاتان المادتان تُعتبران من أشباه الموصلات، حيث تمتلكان خصائص تمكنهما من توصيل الحرارة والكهرباء بكفاءة منخفضة. بالرغم من ذلك، لهما تطبيقات واسعة في الأجهزة الإلكترونية. سنتناول في هذا المقال عبر موقعنا استخدامات السيليكون والجرمانيوم والاختلافات بينهما.
التفاوت بين السيليكون والجرمانيوم
يعد السيليكون والجرمانيوم أشباه فلزات، ويقعان في المجموعة 14 من الجدول الدوري، ما يجعلهما من عائلة الكربون. فيما يلي النقاط التي توضح الفرق بين هاتين المادتين:
- الجرمانيوم يرمز له بالرمز Ge ويبلغ عدده الذري 32، في حين أن السيليكون يرمز له بالرمز Si وعدده الذري 14.
- يمتاز الجرمانيوم بنصف قطر ذري أكبر مقارنة بنصف القطر الذري للسيليكون.
- تتمتع الجرمانيوم بمستوى موصلية أعلى من السيليكون، وذلك بسبب العدد الذري الأعلى للجرمانيوم.
- لا يحتوي السيليكون على توزيع إلكترونات في المدار d، بينما يحتوي الجرمانيوم على إلكترونات في هذا المدار عند التوزيع الإلكتروني للذرات.
- تُعتبر تكلفة خصائص السيليكون أقل منها في الجرمانيوم، في حين يُستخدم السيليكون بشكل واسع النطاق نظرًا لقدرته على العمل في درجات حرارة أعلى من الجرمانيوم.
التطبيقات العملية للسيليكون
يتميز السيليكون بتنوع استخداماته، ومن أبرزها:
- يستخدم في تصنيع القوالب المقاومة للحرارة، نظرًا لقدرته العالية على مقاومة الحرارة.
- يدخل في مواد البناء مثل الخرسانة والطوب والزجاج.
- يستخدم رقائق السيليكون في الأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر والتلفاز.
- يُستخدم أيضًا في صناعة بعض القطع الخاصة بالسيارات.
- يُنتج المطاط من السيليكون الحراري الذي يتميز بمقاومته للحرارة والنار.
- يمكن تصنيع قوالب تستخدم في الطهي دون التأثير السلبي على الطعام.
- يستعمل السيليكون في لتنفيذ عمليات لصق العديد من المواد مثل الخشب والزجاج والبلاستيك والأقمشة.
التطبيقات العملية للجرمانيوم
استخدامات الجرمانيوم تشمل العديد من المجالات المهمة، ومنها:
- تستخدم ديودات الجرمانيوم في إنتاج أشعة الليزر التي تسهم في نقل البيانات عبر مسافات طويلة.
- يدخل في التطبيقات المتعلقة بالأشعة السينية، كما يُستخدم في تصنيع السبائك المعدنية ذات التكلفة العالية.
- يستعمل الجرمانيوم كعلاج كيميائي لما يحتويه من مركبات مكافحة للبكتيريا.
- يمكن استخدام الجرمانيوم النقي في تحديد مصادر الإشعاع بدقة، كما يُستخدم في أنظمة الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء.
- تتدخل الجرمانيوم في أنظمة الألياف الضوئية، بالإضافة إلى استخدامها في التطبيقات الفضائية وفي إنتاج الطاقة الشمسية.
أهمية الجرمانيوم والسيليكون
تعد كل من الجرمانيوم والسيليكون محفزات هامة في العديد من الصناعات، حيث تتجلى أهميتها في النقاط التالية:
- تصنيع قطع إلكترونية صغيرة الحجم.
- إنتاج الأجهزة الإلكترونية والمقاومات الكهربائية والترانزستورات بما أنها أشباه موصلات كهربائية.
- تُعتبر من المواد ذات التكاليف المنخفضة.
- تمتاز بخاصية توصيل الكهرباء والعزل.
- تتميز باستقرارها كعناصر كيميائية.
- أسهم السيليكون والجرمانيوم في تحسين مسار التكنولوجيا الحديثة، مما جعل الأجهزة الإلكترونية أقل حجمًا وأقل تكلفة.
ما هي أشباه الموصلات؟
أشباه الموصلات عبارة عن مجموعة من المواد الصلبة البلورية التي تتمتع بقدرة متوسطة على توصيل الكهرباء، لكنها ليست بكفاءة المواد الموصلة. وعلى الرغم من أنها ليست مواد عازلة، إلا أنها تظهر كفاءة عالية في مجالات الطاقة، وتمتاز أيضًا بتكاليفها المنخفضة، مما يزيد من استخدامها في صناعة الأجهزة الإلكترونية.
ختامًا، قدمنا لكم شرحًا وافيًا عن الفرق بين السيليكون والجرمانيوم وأنواع استخداماتهما. حيث تُعتبر المواد المذكورة من قائمة أشباه الموصلات التي تُدخل في صناعة العديد من الإلكترونيات.