Почему германий плохо переносил нагрев
В транзисторе небольшой электрический сигнал управляет более сильным током. Но при нагреве германий начинает проводить ток и там, где этого не требуется: тепловая энергия высвобождает в материале дополнительные носители заряда — частицы, способные переносить электричество. Из-за этого растёт ток утечки, то есть ток, проходящий через закрытый транзистор.
Возникает опасная обратная связь. Лишний ток нагревает прибор, нагрев усиливает утечку, а та выделяет ещё больше тепла. В неудачном режиме такой разгон мог вывести транзистор из строя. Поэтому температура была не просто условием эксплуатации: она напрямую влияла на устойчивость работы схемы.
Чем помог кремний
У кремния шире запрещённая зона — энергетический барьер, который мешает электронам переходить в состояние, где они могут проводить ток. При нагреве это снижает нежелательную утечку по сравнению с германием и позволяет транзистору работать при более высокой температуре.
Переход на кремний был важен не только из-за нагрева: материал оказался удобен и для массового производства сложных схем, в частности благодаря тонкому слою собственного оксида, который можно использовать в конструкции устройств. Это не означало, что германий исчез сразу: выбор материала зависел от задачи и технологии. Но для электроники, которой требовалась стабильная работа без постоянной борьбы с перегревом, кремний давал гораздо больший запас.
