Vom Kristall zum Silizium: Transistoren im Wandel

[Michael Reimann]

Michael Reimann
Die Transistoren sind die Grundlage moderner Elektronik und haben die technologische Revolution der letzten Jahrzehnte angetrieben. Doch wie kam es dazu? Der Wandel vom Kristall zum Silizium ist dabei eine der wichtigsten Entwicklungen.

In diesem Artikel beleuchten wir, welche Auswirkungen dieser Wandel auf die Technologie hatte und wie Transistoren zu einem wichtigen Bauteil in der modernen Elektronik wurden.

Der Wandel vom Kristall zum Silizium​

Transistoren gibt es schon seit den 1940er Jahren, aber erst der Wandel vom Kristall zum Silizium brachte die Technologie entscheidend voran. Während in den Anfängen noch Germanium-Kristalle verwendet wurden, stellte sich schnell heraus, dass Silizium ein besserer Halbleiter ist. Silizium ist günstiger, stabiler und lässt sich einfacher verarbeiten. Dadurch konnte es schnell zu einem wichtigen Baustein in der Elektronik werden.

Im Laufe der Jahre wurde der Herstellungsprozess von Silizium immer weiter verfeinert. So wurde es möglich, Transistoren immer kleiner und dichter zu packen. Dadurch konnten immer mehr Transistoren auf eine einzige Siliziumscheibe gebracht werden. Diese Entwicklung war der Beginn der Mikroelektronik. Heute können Millionen von Transistoren auf einem einzigen Chip untergebracht werden.

Wie Transistoren die Technologie revolutionierten​

Transistoren sind das Herzstück der modernen Elektronik. Sie sind in fast allen elektronischen Geräten vorhanden, von Smartphones über Computer bis hin zu Autos. Dank der fortschreitenden Entwicklung von Transistoren konnten immer kleinere Geräte gebaut werden, die immer mehr Leistung bringen. Gleichzeitig wurde die Produktion von Elektronik immer günstiger. Das führte zu einer explosionsartigen Verbreitung von Elektronik in allen Bereichen des Lebens.

Heute sind Transistoren auch ein wichtiger Baustein in der Künstlichen Intelligenz. Durch den Einsatz von Transistoren in sogenannten GPUs (Graphics Processing Units) können komplexe Rechenoperationen schnell und effizient durchgeführt werden. Dadurch wird es möglich, Maschinenlernen und KI-Algorithmen auf immer größere Datensätze anzuwenden. Transistoren haben damit nicht nur die Elektronik revolutioniert, sondern auch die Welt der Datenverarbeitung.

Der Wandel vom Kristall zum Silizium war eine der wichtigsten Entwicklungen in der Geschichte der Elektronik. Durch die Verwendung von Silizium wurden Transistoren zu einem wichtigen Baustein in der modernen Technologie. Transistoren haben die Elektronik revolutioniert und sind heute auch ein wichtiger Baustein in der Künstlichen Intelligenz. Der Siegeszug der Elektronik wäre ohne Transistoren undenkbar gewesen.

Fotos: KI generiert

Den Artikel im Magazin lesen.

 

[MacAlzenau]

Der Wandel vom Kristall zum Silizium ist dabei eine der wichtigsten Entwicklungen.

Versteh ich nicht.
Kristall ist eine Struktur, Silizium ein Material - das üblicherweise als Kristall vorliegt.

 

[Marcel Bresink]

Offenbar sind nicht nur die Bilder, sondern auch der Text KI-generiert …

 

[implied]

„Von Germanium zu Silizium“ wäre die passendere, aber am Ende auch nicht voll korrekte Überschrift.
Denn es kommen mittlerweile Transistoren aus verschiedenen Halbleitermaterialien zum Einsatz 😉
Zum Beispiel wird auch bereits mit organischen Halbleitern gearbeitet (oder zumindest geforscht), es kommt auch ZnS (ZinkSulfid) und mehr in Frage ….

 

[jensche]

Versteh ich nicht.
Kristall ist eine Struktur, Silizium ein Material - das üblicherweise als Kristall vorliegt.

Silizium ist auch ein Kristall. Wie Germanium.

Offenbar sind nicht nur die Bilder, sondern auch der Text KI-generiert …

KI hätte einen besseren Text geschrieben. Hier die KI Erklärung:

Der Hauptunterschied zwischen einem Siliziumkristall und einem Germaniumkristall liegt in ihrer kristallinen Struktur und den daraus resultierenden elektrischen Eigenschaften.

Silizium hat eine kubische Diamantstruktur, während Germanium eine kubische Flächenzentrierte Struktur hat. Diese Unterschiede in der Kristallstruktur führen dazu, dass Silizium eine höhere Elektronenbeweglichkeit als Germanium aufweist. Dies bedeutet, dass Silizium im Allgemeinen schneller elektrische Ladungen durch den Kristall bewegen kann als Germanium.

Darüber hinaus hat Silizium eine größere Bandlücke als Germanium, was bedeutet, dass es bei höheren Temperaturen weniger leitfähig ist als Germanium. Aufgrund dieser Unterschiede werden in der Elektronikindustrie häufig Siliziumkristalle als Halbleitermaterialien für integrierte Schaltkreise verwendet, da sie eine bessere Leistung und Zuverlässigkeit bieten als Germaniumkristalle.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass beide Materialien als Halbleiter weit verbreitet sind und dass Germaniumkristalle aufgrund ihrer höheren Beweglichkeit von Ladungsträgern in einigen Anwendungen, insbesondere in der Optoelektronik und Photovoltaik, immer noch von großem Interesse sind.

Chat GPT findet zum Text folgendes:

Der Text ist in der Tat ungenau und kann zu Missverständnissen führen. Germanium und Silizium sind beide Kristalle, und es gibt keinen Wandel von Kristall zu Silizium. Vielmehr geht es um den Wandel von der Verwendung von Germanium als Halbleitermaterial zu Silizium als dominierendes Halbleitermaterial in der Elektronikindustrie.

Die Herstellung ist schon spannend:

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[MACaerer]

Versteh ich nicht.
Kristall ist eine Struktur, Silizium ein Material - das üblicherweise als Kristall vorliegt.

Michael Reimann hat mit "Kristall" wohl den in den allerersten Rundfunk-Geräten verwendeten Kristall-Detektor gemeint. Ist halt ein bisschen unglücklich formuliert, weil wie du richtig bemerkt hast, auch die Halbleiter-Bausteine aus speziell gezüchteten Silizium-Ein-Kristallen bestehen.