Cet article contient une comparaison des principales propriétés thermiques et atomiques du silicium et du germanium, deux éléments chimiques comparables du tableau périodique. Il contient également des descriptions de base et des applications des deux éléments. Silicium contre Germanium.
Silicium et Germanium – À propos des éléments
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Silicium et Germanium – Applications
Silicium
La plupart du silicium est utilisé industriellement sans être purifié, et en effet, souvent avec relativement peu de traitement à partir de sa forme naturelle. Le silicium est un ingrédient essentiel dans les alliages d’aluminium, d’acier et de fer. Il est ajouté comme fondant pour les alliages de cuivre. Sous forme d’argile et de sable, il est utilisé pour fabriquer des briques et du béton ; c’est un matériau réfractaire précieux pour les travaux à haute température, par exemple, les sables de moulage pour les pièces moulées dans les applications de fonderie. La silice est utilisée pour fabriquer des briques réfractaires, un type de céramique. Les minéraux silicatés sont également présents dans la céramique blanche, une classe importante de produits contenant généralement divers types de minéraux argileux cuits (phyllosilicates d’aluminium naturels). Un exemple est la porcelaine, qui est basée sur la kaolinite minérale de silicate. Le verre traditionnel (verre sodocalcique à base de silice) fonctionne également de la même manière, et est également utilisé pour les fenêtres et les conteneurs. Le silicium métal hyperpur et le silicium hyperpur dopé (dopage au bore, au phosphore, au gallium ou à l’arsenic) sont utilisés dans les cellules solaires, les transistors et les semi-conducteurs.
Germanium
En spectroscopie gamma, le germanium est préféré en raison de son numéro atomique beaucoup plus élevé que le silicium et qui augmente la probabilité d’interaction des rayons gamma. De plus, le germanium a une énergie moyenne inférieure nécessaire pour créer une paire électron-trou, qui est de 3,6 eV pour le silicium et de 2,9 eV pour le germanium. Cela procure également à ce dernier une meilleure résolution en énergie. Un grand semi-conducteur au germanium propre et presque parfait est idéal comme compteur de radioactivité. Cependant, il est difficile et coûteux de fabriquer de gros cristaux avec une pureté suffisante. D’autre part, pour atteindre une efficacité maximale, les détecteurs doivent fonctionner aux très basses températures de l’azote liquide (-196°C), car à température ambiante, le bruit causé par l’excitation thermique est très élevé. Étant donné que les détecteurs au germanium produisent la résolution la plus élevée couramment disponible aujourd’hui,
Silicium et Germanium – Comparaison dans le tableau
| Élément | Silicium | Germanium |
| Densité | 2,33 g/cm3 | 5,323 g/cm3 |
| Résistance à la traction ultime | 170 MPa | 135 MPa |
| Limite d’élasticité | 165 MPa | 135 MPa |
| Module de Young | 150 GPa | 103 GPa |
| Échelle de Mohs | 7 | 6 |
| Dureté Brinell | 2300 MPa | N / A |
| Dureté Vickers | N / A | N / A |
| Point de fusion | 1410°C | 938,3°C |
| Point d’ébullition | 3265°C | 2820°C |
| Conductivité thermique | 148 W/mK | 59,9 W/mK |
| Coefficient de dilatation thermique | 2,6 µm/mK | 6 µm/mK |
| Chaleur spécifique | 0,71 J/g·K | 0,32 J/g·K |
| Température de fusion | 50,55 kJ/mole | 36,94 kJ/mole |
| Chaleur de vaporisation | 384,22 kJ/mol | 330,9 kJ/mol |
