Germanium: Anwendungen und Einsatzgebiete — Teil 2

LiDAR Systeme

LiDAR-Sen­soren wer­den genutzt um drei­di­men­sion­ale Infor­ma­tio­nen über die 3D-Form von Objek­ten und deren Ober­flächen­struk­turen ver­messen zu kön­nen. Die Tech­nik wird genutzt, um Laser ein­set­zen zu kön­nen, die für unsere Augen keine Gefahr darstellen. Bei selb­st­fahren­den Autos sind solche Sys­teme für den super­schnellen Scan der Umge­bung im Ein­satz. Die Fahrin­for­ma­tion wird dann durch das Auto­mo­bil eigen­ständig berechnet.

Photodioden

Für Telekom­mu­nika­tion­szwecke sind InP und GaAs die bei­den Arten von Sub­strat­en, die für das Wach­s­tum der Pho­to­di­o­den-Bauele­mente ver­wen­det wer­den. InGaAs auf InP-Wafer ist heute das Stan­dard­ma­te­r­i­al für Hochgeschwindigkeit­san­wen­dun­gen. Siliz­ium und Ger­ma­ni­um wer­den eben­falls für Pho­to­di­o­den ver­wen­det, aber eher für andere Anwen­dun­gen als die Telekom­mu­nika­tion. Um Telekom­mu­nika­tion schnell zu hal­ten ist nicht nur das Lichtwellen­leit­erk­a­bel entschei­dend, son­dern auch die schnelle Umwand­lung der optis­chen Sig­nale in Com­put­er­les­bare Nullen und Einsen.

Radiofrequenzkommunikation

Radiofre­quen­zchips find­en ihren Ein­satz in der draht­losen Telekom­mu­nika­tion. Hier wird ein elek­tro­mag­netis­ches Sig­nal zur Kom­mu­nika­tion genutzt. Das Fre­quen­zspek­trum der Über­tra­gung hat eine Range von 3 kHz bis 300 GHz. Die RF-Tech­nolo­gie find­et ihren Nutzen Hand­ies, im wire­less LAN und in der Satel­liten- und Fern­erkun­dung einge­set­zt. Es gibt hier sehr viele Anwen­dun­gen bei denen Ger­ma­ni­um einge­set­zt wird.

In dieser Tech­nik liefert eine Sig­nal-Quelle dig­i­tale Infor­ma­tio­nen an einen Sender. Über­tra­gen wer­den Dat­en zur Steuerung, Datenüber­tra­gung, Audio und Video. Der Sender sendet die Infor­ma­tio­nen über eine Antenne an den Empfänger. Die Funk­tio­nen des Sende­prozess­es sind Mod­u­la­tion, Codierung, A/D‑Wandlung, D/A‑Wandlung mit Decodierung und Demod­u­la­tion. Zur Funk­tion­ser­fül­lung wer­den bei Emp­fang und Sendung Sig­nalver­stärkung und Fre­quen­z­fil­terung durchgeführt.

RF-Halbleiterbauelemente

Ein RF-Sys­tem besitzt, wie jedes Sendesys­tem einen Sender und einen Empfänger. Die Bauteile beste­hen aus vie­len Komponenten:

• Leis­tungsver­stärk­er zur Ver­stärkung des aus­ge­sende­ten Signals
• Rauscharme Ver­stärk­er zur Ver­stärkung des einge­hen­den Signals
• Fil­ter wählen Sig­nale nach Frequenz
• Schal­ter, die Sig­nale von einem zum anderen Radiofre­quen­zp­fad pendeln

Die genan­nten Kom­po­nen­ten bein­hal­ten kri­tis­che Met­alle, wie Ger­ma­ni­um, die zu ihrem Auf­bau unab­d­ing­bar sind. Bei diesen Kom­po­nen­ten han­delt es sich um inte­gri­erte Schaltkreise, die aus Hal­bleit­er­bauele­menten beste­hen. Dabei sind Tran­si­s­toren die wichtig­ste Hal­bleit­er­bauele­mente. Ihre inte­gri­erten Funk­tio­nen hän­gen von den gesün­scht­en Anwen­dun­gen ab. Sie wer­den auf soge­nan­nten Wafer­ober­flächen hergest­sllt. Dabei wer­den viele Chips gle­ichzeit­ig auf einem Wafer mit einem Durchmess­er von bis zu 30 cm ange­ord­net. Um den Wafer zu erzeigen sind Lay­er­ing, also die Beschich­tung, dann das Pater­n­ing, also die Musterung, Dotierung und Hitze­be­hand­lung nötig.