The mikrovaldikliais paremti projektai arba kiti elektronikos ir elektros projektai yra kuriami naudojant kai kuriuos pagrindinius elektros ir elektronikos komponentus, kurie priskiriami elementams. Elementai, kaupiantys ar išsklaidantys energiją, vadinami pasyviaisiais elementais, ir elementai, kurie teikia arba valdo energijos srautą, vadinami aktyviaisiais elementais. Šie pagrindiniai elementai apima: elektriniai rezistoriai , Induktoriai, skirtingų tipų diodai įskaitant kristalinius diodus, Gunno diodus, Peltier diodus, Zenerio diodus, tunelio diodus, varaktoriaus diodus ir kt. Transformatoriai, kondensatoriai, puslaidininkiai, tranzistoriai, tiristoriai, integruotos grandinės, Optoelektronikos prietaisai , Vakuuminiai vamzdeliai, jutikliai, „Memristor“, keitikliai, detektoriai, antenos ir pan. Šiame straipsnyje aptarsime dažniausiai naudojamą kristalinį diodą.
Krištolo diodas
Germanio kristalinis diodas
Puslaidininkinis diodas arba P-N jungties diodas yra dviejų gnybtų įtaisas, leidžiantis srovei tekėti tik viena kryptimi ir blokuojantis srovės srautą kita kryptimi. Šie du gnybtai yra anodas ir katodas. Jei anodo įtampa yra didesnė už katodo įtampą, diodas pradeda laidumą. Kristalinis diodas taip pat vadinamas katės-ūsų diodu arba taškinio kontakto diodu arba kristalais. Šie diodai mikrobangų puslaidininkiniai įtaisai buvo sukurti Antrojo pasaulinio karo metais, kad būtų naudojami mikrobangų imtuvai ir detektoriai .
Veikia kristalų diodų grandinė
Krištolo diodo veikimas priklauso nuo puslaidininkio kristalo ir taško sąlyčio slėgio. Jį sudaro dvi dalys - nedidelis stačiakampis N tipo silicio kristalas su viena dalimi ir smulkioji berilio-vario, bronzos-fosforo ir volframo viela, vadinama „Cat“ ūsų viela, kuri prispaudžiama prie kristalo ir sudaroma kita dalis. Norėdami suformuoti P tipo sritį aplink kristalą, gaminant kristalinį diodą arba taškinį kontaktinį diodą, iš katės ūso silicio kristalui perduodama didelė srovė. Taigi susidaro PN jungtis ir ji elgiasi panašiai kaip įprasta PN jungtis.
Taškinis kontaktinis diodas
Tačiau kristalinio diodo charakteristikos skiriasi nuo PN jungties diodo savybių. Esant priekinio poslinkio sąlygai, taškinio kontakto diodo varža yra didelė, palyginti su bendruoju PN jungties diodu. Atvirkštinio poslinkio sąlygomis, esant taškiniam kontaktiniam diodui, srovės srautas per diodą nėra toks nepriklausomas nuo kristalui pritaikytos įtampos, kaip jungiamojo diodo atveju. Talpa tarp katės ūsų ir kristalo yra mažesnė, palyginti su jungiamojo diodo talpa tarp abiejų diodo pusių. Taigi reakcija į talpą yra didelė, o aukštu dažniu grandinėje teka labai maža talpinė srovė.
Scheminis kristalinio diodo simbolis
Apskritai mes žinome, kad P-N jungties diodas arba puslaidininkinis diodas laidus, kai anodo įtampa yra didesnė už katodo įtampą. Grandinę galima realizuoti trimis būdais: apytikslis modelis, supaprastintas modelis ir idealus modelis. Kiekvienam modeliui veikianti kristalinio diodo grandinė parodyta žemiau. Jei taikysime priekinę įtampą Vf, tada tediodo charakteristikos kaip Vf vs If parodytos paveiksle.
Apytikslis modelis
Apytikslį kristalinio diodo grandinės modelį sudaro nuosekliai sujungtas idealus diodas, priekinė varža Rf ir potencialus barjeras Vo. Tikrasis diodas turi įveikti galimą barjerą Vo ir vidinį kritimą VfRf. Įtampos kritimas diode atsiranda dėl srovės, jei teka vidine varža Rf.
Apytikslis modelis
Diodas pradeda laidumą tik tuo atveju, jei taikoma priekinė įtampa Vf viršija potencialią barjerinę įtampą Vo.
Supaprastintas modelis
Šiame modelyje neatsižvelgiama į vidinę varžą Rf. Vadinasi, ekvivalentinė grandinė susideda tik iš potencialinio barjero Vo. Diodų grandinės analizei dažniausiai naudojamas šis modelis.
Supaprastintas modelis
Idealus modelis
Šiame modelyje neatsižvelgiama ir į vidinę varžą Rf, ir į potencialų barjerą Vo. Tiesą sakant, idealių diodų praktiškai nėra ir daroma prielaida, kad kai kuriems diodų grandinės analizėms yra idealių diodų.
Idealus modelis
Krištolo diodo programos
Šie diodai naudojami daugelyje programų, pavyzdžiui, krištolo radijo imtuvas. Šiame straipsnyje dažniausiai naudojamas krištolas diodų programos tokie kaip kristalų diodų lygintuvai ir kristalų diodų detektoriai yra minimi toliau.
Kristalinio diodo lygintuvas
Vokiečių fizikas Ferdinandas Braunas, 1874 m. Tyrinėdamas kristalų, laidžių elektrai ir elektrolitams, savybes, atrado pataisos efektą metalų ir kai kurių kristalinių medžiagų sąlyčio taške. Kai nebuvo pasiekta aukščiausio grynumo medžiagų, išrastas taškinio kontakto lygintuvas su švino sulfidu.
Kristalinio diodo lygintuvas
Kristalinis diodas gali būti naudojamas kaip lygintuvas kintamajai srovei paversti nuolatine. Kadangi jis veikia tik viena kryptimi ir blokuoja srovės srautą atvirkštine kryptimi, panašiu į įprastą diodą, jis gali būti naudojamas projektuojant pusiau bangą, visą bangą ir tilto lygintuvo grandinės .
Krištolo diodų detektorius
1900-aisiais jis visų pirma naudojamas kristaliniame radijuje kaip signalo detektorius. Krištolo paviršius kontaktuoja su smulkiu metaliniu zondu. Taigi taškinis kontaktinis diodas gavo aprašomąjį pavadinimą kaip katės ūsų detektorius . Jie yra pasenę ir susideda iš plonos, užaštrintos metalinės vielos, veikiančios kaip anodo, ir puslaidininkio kristalo, veikiančio kaip katodas. Ši anodo plona metalinė viela, vadinama katės ūsų viela, prispaudžiama prie katodo kristalo. Šie kristalinių diodų detektoriai buvo sukurti 1900-ųjų pradžioje ir naudojami ieškant karšto taško puslaidininkinė medžiaga kristalinis katodas, kuris rankiniu būdu sureguliuojamas, kad būtų galima geriausiai aptikti radijo bangas.
Jie pirmiausia buvo sukurti naudojant mineralinius kristalus galeną arba anglies gabalėlį 1906 m., Tačiau dauguma naujausių diodų kuriami naudojant silicį, seleną ir germanį. Kadangi šis diodas leidžia srovę tekėti tik viena kryptimi, todėl nuolatinę įtampą ištaisytas nešlio signalas teikia ausinėms valdyti. 1946 m. Sylvania pirmą kartą pradėjo naudoti germanį komerciniuose kristaliniuose dioduose 1N34.
Rankinis kristalinio diodo nustatymas
Visų pirma, jautrią vietą reikia nustatyti ieškant viso paviršiaus, kuris dėl jo vibracijos gali greitai prarasti. Taigi, norint, kad visas paviršius būtų jautrus ir kad nebūtų ieškoma jautrios vietos, šis mineralas buvo pakeistas puslaidininkiais, kuriuose buvo legiruota N.
Mokslininkas G. W. Pickardas 1906 m. Ištobulino šį prietaisą puslaidininkyje, naudodamas smailų metalinį kontaktą, gamindamas lokalizuotą P tipo sritį. Kad jis būtų stabilus elektra ir mechaniškai, visas taškinis kontaktinis diodas buvo įklijuotas į cilindrinį korpusą, pritvirtinant metalinį tašką. Nors yra daugybė diodų, tokių kaip jungiamieji diodai ir šiuolaikiniai puslaidininkiai, vis dėlto šie kristaliniai diodai naudojami kaip mikrobangų dažnio detektoriai dėl mažos talpos.
Tikimės, kad perskaitę šį straipsnį galėjote trumpai įsivaizduoti kristalinį diodą. Dėl bet kokios techninės pagalbos šia tema ir apie elektriniai ir elektroniniai projektai , galite paskelbti savo idėjas, komentarus ir pasiūlymus, kad paskatintumėte kitus skaitytojus tobulinti savo žinias.
Nuotraukų kreditai:
- Germanio kristalinis diodas šiandien
- Krištolo diodų detektorius istorijos svetainė
