Šiame straipsnyje mes išsamiai sužinosime apie ankstyvuosius kontaktinius diodus ir jų šiuolaikines versijas, kurios yra germanio diodai.
Čia sužinosime šiuos faktus:
- Trumpa taškinių kontaktinių diodų istorija
- Taškinių kontaktinių diodų ir šiuolaikinių germanio diodų konstrukcija
- Taškinių kontaktinių diodų arba germanio diodų privalumai
- Germanio diodų pritaikymas
Trumpa taškinių kontaktinių diodų istorija
Taškinis kontaktinis diodas yra seniausias išrastas diodų tipas. Jis buvo labai paprastas ir pastatytas ant puslaidininkiui priklausančios medžiagos, tokios kaip galena, cinkitas ar karborundas, kristalo. Pirmą kartą diodas buvo panaudotas kaip pigus ir efektyvus būdas aptikti radijo bangas, nes turėjo „katės ūsus“.
Karlas Ferdinandas Braunas pirmą kartą pademonstravo „asimetrinį elektros srovės laidumą“ tarp kristalo ir metalo taškiniame kontaktiniame diode 1874 m.
1894 m. Jagadish Bose atliko pirmuosius mikrobangų tyrimus, naudodamas kristalus kaip radijo bangų detektorius. Pirmąjį kristalų detektorių Bose išrado 1901 m.
G. W. Pickardas pirmiausia buvo atsakingas už kristalų detektoriaus pavertimą naudingu radijo įrenginiu. Jis pradėjo tyrinėti detektoriaus elementus 1902 m. ir atrado tūkstančius junginių, kuriuos būtų galima panaudoti taisymo jungtims gaminti.
Šių ankstyvųjų taškinių puslaidininkinių jungčių pagrindinės fizinės savybės nebuvo žinomos tuo metu, kai jos buvo naudojamos. Tolesnis jų tyrimas 1930-aisiais ir 1940-aisiais leido sukurti šiuolaikinius puslaidininkinius įtaisus.
Taškinio kontaktinio diodo konstrukcija
Kaip matyti žemiau esančiame paveikslėlyje, norint susisiekti su kristalu, buvo naudojama į ūsus panaši mažytė viela. Pageidautina, kad jis būtų pagamintas iš aukso, kad būtų išvengta oksidacijos.
Vėliau atsirado kitų tipų detektoriai, pavyzdžiui, brangūs germanio diodai ir galiausiai brangūs detektorių vamzdeliai.
Dėl to Pirmojo pasaulinio karo metais buvo plačiai naudojamas taškinio kontakto katės ūsas belaidžiuose radijo imtuvuose.
Lyginant su šiuolaikiniais puslaidininkiais, katės ūsų detektoriaus rinkinys arba kristalų rinkinys nebuvo beveik tikslus. „Ūsus“ reikėjo rankiniu būdu uždėti ant kristalo ir užfiksuoti tam tikroje padėtyje. Tačiau per kelias darbo valandas jos efektyvumas sumažės ir reikėjo nustatyti naują poziciją.
Nors jis turėjo daug trūkumų, ūsai ir kristalas buvo pirmieji puslaidininkiai, naudojami belaidžiuose radijo imtuvuose. Tais ankstyvaisiais belaidžio ryšio metais dauguma mėgėjų galėjo tai sau leisti, taškiniai diodai veikė gana gerai, bet niekas nesuprato, kaip tai veikia.
Germanio diodai (modernūs taškiniai kontaktiniai diodai)
Taškiniai diodai šiais laikais yra daug efektyvesni ir patikimesni. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, jie yra pagaminti iš N tipo germanio lusto, ant kurio įdėta plona volframo arba aukso viela (pakeičianti ūsus).
Dėl vielos dalis metalo migruoja į puslaidininkį, kur jis liečiasi su germaniu. Tai tarnauja kaip priemaiša, formuojanti mažą P tipo sritį ir sukurianti PN jungtį.
Dėl mažo PN jungties dydžio ji negali toleruoti didelių srovės lygių. Didžiausia vertė paprastai yra keli miliamperai. Taškinio kontaktinio diodo atvirkštinė srovė yra didesnė nei įprasto silicio diodo. Tai papildoma įrenginio savybė.
Paprastai ši vertė gali svyruoti nuo penkių iki dešimties mikroamperų. Taškinio kontaktinio diodo atvirkštinės įtampos tolerancija taip pat yra mažesnė nei kelių kitų silicio diodų.
Didžiausia atvirkštinė įtampa, kurią prietaisas gali toleruoti, dažnai apibrėžiama kaip didžiausia atvirkštinė įtampa (PIV). Įprasta vieno iš šių taškinio kontaktinio diodo atvirkštinės įtampos vertė yra maždaug 70 voltų.
Privalumai
Germanio diodas, taip pat žinomas kaip kontaktinis diodas, daugeliu atžvilgių atrodo paprastas, tačiau turi keletą privalumų. Pirmasis privalumas yra tai, kad jį paprasta gaminti.
Taškinis kontaktinis diodas nereikalauja difuzijos ar epitaksinio augimo metodų, kurių paprastai reikia norint sukurti tradicinę PN jungtį.
Gamintojai galėtų nesunkiai atskirti N tipo germanio dalis, išdėstyti jas ir prijungti prie jų laidą idealioje rektifikacinėje sandūroje. Štai kodėl pirmaisiais puslaidininkių technologijos laikotarpiais šie diodai buvo plačiai naudojami.
Papildomas privalumas yra taškinio kontaktinio diodo naudojimo paprastumas. Dėl mažo dydžio jungtis turi itin mažą talpą.
Net jei įprasti įprasti silicio diodai, tokie kaip 1N914 ir 1N916, turi tik keletą pikofaradų, taškinio kontakto diodų vertės yra dar mažesnės. Dėl šios savybės jie puikiai tinka naudoti radijo dažnio įrenginiuose.
Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas yra tai, kad taškinio kontaktinio diodo gamybai naudojamas germanis sukelia minimalų tiesioginės įtampos kritimą, todėl jis puikiai tinka naudoti kaip detektorių. Todėl diodui vesti reikalinga žymiai mažesnė įtampa.
Skirtingai nuo silicio diodo, kuriam norint įjungti reikia 0,6 volto, tipinė germanio diodo tiesioginė įtampa yra beveik 0,2 volto.
Programos
Jei esate mėgėjas ir mėgstate kurti mažus radijo imtuvus, galite rasti geriausią taškinio kontaktinio diodo pritaikymą kristalų rinkinyje.
Pagrindinė radijo imtuvo forma, kuri buvo plačiai naudojama ankstyvosiomis radijo dienomis, yra žinoma kaip krištolinis radijo imtuvas. Jis taip pat plačiai žinomas kaip kristalų rinkinys.
Įspūdingiausias šio radijo dalykas yra tai, kad jo veikimui nereikia išorinės energijos. Jis iš tikrųjų sukuria garso signalą naudodamas radijo signalo, gaunamo per anteną, galią.
Jis gavo savo pavadinimą dėl svarbiausio komponento - kristalų detektoriaus (taškinio kontaktinio diodo), kuris iš pradžių buvo pagamintas iš kristalinės medžiagos, tokios kaip galena.
Paprastą krištolinį radiją, naudojančią taškinį kontaktinį germanio diodą 1N34, galite pamatyti šioje diagramoje.
Visą straipsnį ir grandinės aprašymą galite rasti šiame įraše:
Sukurkite kristalinį radijo imtuvą
