硅、锗的性能特点及其应用自从1833年，法拉第最先发现硫化银的电阻随温度的变化情况不同于一般金属，即硫化银的电阻随温度的上升而降低，科学家们就开始了对于半导体的研究之路。
常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，目前各种资料对半导体材料都不约而同的采用了类似于这种的定义。但我们要注意的是，导电性能只能是半导体材料的一个特点，我们更多关注的是其五大特性：掺杂性、热敏性、光敏性、负电阻率温度特性，整流特性。而硅和锗就是人们最早发现的半导体材料，又被公认为是第一代半导体材料，硅、锗在科学家们利用其半导体特性进行实际应用之前，应用都很有限。早期的半导体材料是用锗的，那时候硅的提纯技术还不够成熟。直至后来硅的提纯工艺成熟以后，不仅集成电路大量的采用了硅材料，而且硅集成电路得到了良好的发展。
直至21世纪的今天，硅还是集成电路产业的支柱，而锗的应用似乎就少一些。是什么原因导致了硅和锗如此巨大的差别呢？我们从两种材料的指标来分析。
首先是两种材料的储量有很大差距。目前，全世界已探明的锗保有储量约为8600 金属吨，而世界已查明的黄金储量约为8.9 万吨，也就是说锗储量甚至比大家公认的以稀少著称贵金属黄金还要稀少。而硅的储量处于地壳元素储量的第二位，广袤的沙漠，沙子给集成电路产业提供了充足且廉价的原料。
硅的界面特性更适合。硅与二氧化硅的界面性质良好，和别的半导体材料的相应的氧化层的界面相比，硅/二氧化硅的界面堪称完美。界面缺陷随着技术的进步也控制的越来越好。同时二氧化硅可以作为杂质注入时候的遮蔽层，可以有效的阻挡磷元素和硼元素等。另一个原因是二氧化硅是非常稳定的绝缘体材料，而二氧化锗不仅高温不稳定而且还会溶于水，而
二氧化硅完全没有这样的问题；二氧化硅的能隙大可以使得其漏电流较低。
硅有更合适的能带间隙。我们都知道，半导体材料在实际应用时，我们都需要掺杂。对于较高的能带间隙来说可以承受较高的操作温度和较大的杂志掺杂范围，性能良好。而锗的能带间隙较窄，操作的范围就比较小。
硅的晶体结构更好。晶体硅也是和金刚石一样的晶体结构，意味着其强度够高，稳定性也够高。并且意味着单晶硅有三个晶向，在实际的工艺过程中，可以采用异性刻蚀，也就是说，在加工过程中我们对于其具体加工程度可以得到非常好的控制。
综上所述，硅在很多方面都有着非常优异的性能，以至于直至今天，硅还是集成电路产业中使用最多的材料，在后摩尔时代依旧发光发热。
参考资料
[1].半导体材料的划代[J].低温与特气,2017,35(06):38.
[2].硅半导体特性的发现及硅器件发展及应用的曲折经历[J].中国集成电路,2006(07):18-22.
[3]郎振.全球锗存量仅够用40年国宝资源期待王“锗”归来[J].今日科苑,2010(23):20-22.
[4]欣闻.硅－锗集成电路研究新动向[J].微电子学,1996(03):209.
硅二极管和锗二极管的主要区别如下： 在相同电流下，锗管的直流电阻小于硅管的直流电阻。硅管的交流电阻小于锗管。 换言之，当正向电流达到0.2V时，有必要研究启动电压为0.2V的硅二极管。 三个。在反向电压下，硅管的漏电流远小于锗管。开启后，锗管电流增加缓慢，而硅管电流增加较快 4硅二极管的反向电流远小于锗二极管。锗管为毫安级，硅管为纳米级。其原因是在相同的温度下，Si的Ni含量比Si高出约3个数量级。因此，在相同的掺杂浓度下，少量Si的含量远低于Nb的含量，因此硅晶体管的反向饱和电流很小。 5正向电压很小，流过二极管的电流很小。只有当正向电压达到一定值ur时，电流才会显著增加。电压ur通常称为二极管的阈值电压，也称为死区电压或阈值电压。 6硅二极管的阈值电压高于锗二极管，因为硅二极管的阈值电压远小于锗二极管。一般来说，硅二极管的阈值电压约为0.5V～0.6V，锗二极管的阈值电压约为0.1V～0.2V。 开发信息：
二极管是指一种电子元件，一种有两个电极的装置，只允许电流朝一个方向流动。它有很多用途，是它的校正功能的应用。可变二极管用作电子可调电容器。大多数二极管中的电流流向通常被称为“整流”。二极管最常见的功能是允许电流只沿一个方向通过（称为正向偏置），并防止电流反向（称为反向偏置）。因此，二极管可以看作是一个电子止回阀。 2早期的真空电子二极管，它是一种能在一个方向上传导电流的电子装置。在半导体二极管中，有一个PN结和两个引线端子。电子器件在施加电压的方向上具有单向导电性。一般来说，晶体二极管是由p型和n型半导体烧结而成的p-n结界面。 三个。在界面两侧形成空间电荷层，形成自建电场。当外加电压为零时，由于p-n结两侧载流子浓度的差异，扩散电流等于自建电场引起的漂移电流，这也是正常的二极管特性。 早期的四种二极管包括“猫须”晶体和真空管（在英国称为“热阀”）。今天，大多数最流行的二极管使用半导体材料，如硅或锗。 5由于半导体锗二极管在气液两相流中的传热能力不同，二极管的温度会发生变化，二极管的正向输出电压也会随之变化。
硅二极管与锗二极管的区别主要如下： 在电流相同时，锗管的直流电阻小于硅管的直流电阻。而硅管的交流电阻小于锗管的交流电阻。 2.根据实验研究，锗二极管正向在0.2V就开始有电流了，而硅二极管要到0.5V才开始有电流，也就是说两者达到导通的起始电压不同 3.在反向电压下，硅管的漏电流要比锗管的漏电流小得多。开始导通后，锗管电流增大速度较慢，硅管电流增大速度相对较快 4.硅二极管反向电流远小于锗二极管反向电流，锗管为mA级，硅管为nA级。 5.当正向电压很小时，通过二极管的电流非常小，只有在正向电压达到一定值Ur后，电流才会显着增加。电压Ur通常被称为二极管的阈值电压，也称为死区电压或阈值电压。 6.由于硅二极管的Is远小于锗二极管的Is，因此硅二极管的阈值电压大于锗二极管的阈值电压。通常，硅二极管的阈值电压约为0.5V~0.6V，锗二极管的阈值电压约为0.1V~0.2V。 二极管，指的是电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向
偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。 2.早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。 3.在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。 4.早期的二极管包含“猫须晶体（"Cat's Whisker"Crystals）”以及真空管(英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”)。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。 5.由于半导体锗二极管在气液两相流中具有不同的传热能力，因而引起其温度发生变化，使二极管的正向输出电压也随之发生变化，利用二极管的这种特性制成低温液体液位计可达到精确测量和控制低温工质液而变化的目的。
硅管和锗管的区别 用万用表的电阻档X10，任何一对引脚间电阻。有且仅有一对之间是半通（指针在满度的一半或小于一半）的，其它的都不通或微通，就是好的，否则是坏的。 二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。 面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。 平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。 二极管的导电特性： 二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。 1、正向特性
在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 2、反向特性 在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。 二极管的主要参数 用来表示二极管的性能好坏和适用范围的技术指标，称为二极管的参数。不同类型的二极管有不同的特性参数。对初学者而言，必须了解以下几个主要参数： 1、额定正向工作电流 是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为140左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。所以，二极管
硅、锗的性能特点及其应用自从1833年，法拉第最先发现硫化银的电阻随温度的变化情况不同于一般金属，即硫化银的电阻随温度的上升而降低，科学家们就开始了对于半导体的研究之路。 常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，目前各种资料对半导体材料都不约而同的采用了类似于这种的定义。但我们要注意的是，导电性能只能是半导体材料的一个特点，我们更多关注的是其五大特性：掺杂性、热敏性、光敏性、负电阻率温度特性，整流特性。而硅和锗就是人们最早发现的半导体材料，又被公认为是第一代半导体材料，硅、锗在科学家们利用其半导体特性进行实际应用之前，应用都很有限。早期的半导体材料是用锗的，那时候硅的提纯技术还不够成熟。直至后来硅的提纯工艺成熟以后，不仅集成电路大量的采用了硅材料，而且硅集成电路得到了良好的发展。 直至21世纪的今天，硅还是集成电路产业的支柱，而锗的应用似乎就少一些。是什么原因导致了硅和锗如此巨大的差别呢？我们从两种材料的指标来分析。 首先是两种材料的储量有很大差距。目前，全世界已探明的锗保有储量约为8600 金属吨，而世界已查明的黄金储量约为8.9 万吨，也就是说锗储量甚至比大家公认的以稀少著称贵金属黄金还要稀少。而硅的储量处于地壳元素储量的第二位，广袤的沙漠，沙子给集成电路产业提供了充足且廉价的原料。 硅的界面特性更适合。硅与二氧化硅的界面性质良好，和别的半导体材料的相应的氧化层的界面相比，硅/二氧化硅的界面堪称完美。界面缺陷随着技术的进步也控制的越来越好。同时二氧化硅可以作为杂质注入时候的遮蔽层，可以有效的阻挡磷元素和硼元素等。另一个原因是二氧化硅是非常稳定的绝缘体材料，而二氧化锗不仅高温不稳定而且还会溶于水，而