半导体材料-锗
化学先生 / 2019-05-19
1871年俄国化学家门捷列夫曾预言“类硅”的元素存在。
1885年德国矿物学家威斯巴克在一矿山发现了一种以硫化银为主的新矿石一一弗赖堡矿石即硫化银锗矿(4Ag2 S. Ges2)。
1886年，德国化学家温克勒分析了这一新矿物，他断定矿石中一定含有一种未知的新元素。他认为这新元素必定同砷、锑、锡三者同属于一分析组、他将矿物与碳酸钠和硫共熔，然后溶于水中，过滤，溶液中加入大量盐酸即得到大量片状的白色沉淀，把这沉淀烘干后于氢气流中加热还原，就分离出种新元素。
温克勒为了纪念他的祖国德意志，把新元素命名为 Germanium，即“储”，源自德国的拉丁名称“Germania”。
大家也许知道，许多金属、盐和酸的水溶液以及大地、人体等，都能导电，叫做导体;玻璃、木材、橡胶、陶瓷这一类东西，不能导电，叫做绝缘体;半导体的导电能力位于导体和绝缘体之间。这次我们要结识的储就是一种重要的半导体材料。
大家都知道，在日常生活中最常见的温度计就是水银温度计了，用它可以来测气温。可以测人的体温，对我们帮助可真不少。可是，水银温度计的感觉”太“迟钝”了，它只能测量一些特别大的东西和离它挨得很近的东西的温度，比如说吧，如果你不把它放在口中，它就测不出你的体温，这真是有些美中不足啊。
现在，人们已做成了一种“感觉”十分灵敏的温度计。它的灵敏度有多高呢?举个例子你就知道了，有一天你出去到一千米以外的公园里去玩，虽然把它这个“机灵鬼”放在家里，可它照样知道你的体温。
有的读者可能会问，这么灵敏的温度计是用什么做成的呀?
它是人们用锗做成的。在通常情况下，锗的电阻是很高的。我们可以拿水银来跟它作比较。假定水银的导电率是1，那么储的导电率只有0.001，也就是说，锗的导电能力只有水银的1/1000因此，我们可以用储作成薄片电阻，涂到玻璃、石英或者陶瓷上，在雷达等设备里应用。
更重要的是，作为半导体材料，在不同的外因条件和杂质等因素的影响下，锗的导电能力会发生很大的变化。利用它的这个牌气，人们可以做成许多重要而有用的半导体元件。
储的导电能力会随着温度的变化而灵敏地改变:温度变化几百度，导电能力改变了几百万倍。导电能力的改变是可以通过仪器很准确地测量出来的，所以人们利用锗的这个特性，做成了对温度变化感觉十分灵敏的半导体温度计一一热敏电阻。
它的本领实在太高了，不但可以察党到一千米以外人体的温度，还能测出0.005℃的温度变化。人们用它可以做成温度自动控制器、定时继电器等，广泛地应用到生产实践中。
用储不但可以做成灵敏的半导体温度计，而且可以来发电。原来，温对储的另一个影响是产生“温差电效应”。半导体经过适当的组合，在它的头加热，两头就有了温度差，这时就会产生电流。可是，这有什么用处呢用处可大了。利用“温差电效应”，我们就能用储做成温差电池，直接把热变成电能，而不需要许多笨重、复杂、经常受到磨损和需要维护修理的锅你汽轮机、发电机等设备。比如，把具有良好的温差电效应的储硅合金用于差发电机，结构简单，不用维修，使用寿命长达5-10年，而且还能成烧地提高发电效率。你看，这多么经济省事啊!
锗还可以用来制造光电池。太阳发出的光线照射到经过特殊加工的请半导体上，就会不断地放出电来。光照越强，发出的电力越大。这样，我们、可以从太阳光那里取得无穷无尽的廉价电力。
也许你就有一台半导体收音机，没事时一按开关，就可以听到美妙的歌曲，激动人心的体育节目，关心国家大事的同学还可以从中听到最新的时事报导。
但你们知道收音机是由什么做成的吗?
原来，收音机的主要元件是晶体管一一二极管和三极管，它们多数是用储做成的。据统计，目前全世界每年生产的储晶体管超过5亿只。
与电子管相比，晶体管不需要真空抽气，又不需要为热灯丝，它体积小，重量轻，寿命长，用电省，而且非常结实，在碰撞和震动的情况下也能长期使用。
当收音机刚出现时，由于它能使人们收听到远在千里之外的播音员的声音，因此人们曾亲切地称呼它叫“千里耳晶体管用锗制成的晶体管还可用来制造“电脑”。一台每秒能运算1000次的巨型电子计算机，它比人们的计算速度要快千万倍。如果使用电子管作元件，得装满一幢大楼，而如果用晶体管代替电子管，体积就可以大缩小，几个不大的房间就可装得了，而且节省电力。现在，人们改用超大规模集成电路来制造“电脑”，它的体积越发小了。
传说以前有个身想肺的人，经过长期治疗毫不见效，病情反而愈加重了。在生命所剩不多的时间里，他毅然离家，搬进了深山老林，终日与山鸟为伴。这样过了几年后，他又完全健康地回到了家里，当人们见到他时，都十分惊语，纷纷问他吃了什么“仙丹灵药”。他回答说，吃的食物跟以前一样，只是一日三管坚持吃一些大蒜…虽然人们都弄不清楚大蒜为何能治疗痨病，但却都在每顿饭时食用一些蒜泥。从此往后，这儿的人很少再得痨病。大蒜为什么会有这样的奇效呢?
原来，大蒜中含有许多天然抗癌元素和储。微量元素，能够清除人体内极为有害的自由基，保护细胞的结构和功能，它还能刺激免疫球蛋白产生抗体，增强人体对疾病的抵抗力。
浙江有个盛产茶叶的村庄，那里的人都酷爱饮茶，长寿的人很多，几乎没有癌症，被誉为“无癌村”、“长寿庄”。经过种学家们的分析，茶叶中含有大量的硒，是那里无癌长寿的主要原因。
至于微量元素锗，作用就更大了，它能促进人体血液循环，增强人体的抵抗力，还能使衰老或丧失功能的细胞恢复功能。更重要的是，可以通过生物电位，抑制癌细胞的繁殖，它还能诱发人体内的干扰素，将巨噬细胞诱变为抗癌性巨噬细胞，所以有防癌抗癌作用。
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