Punktkontaktdioodid [ajalugu, ehitus, rakendusahel]

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Selles artiklis õpime põhjalikult tundma varajaste punktkontaktdioodide ja nende kaasaegsete versioonide kohta, mis on germaaniumdioodid.

Siit saame teada järgmised faktid:



  • Punktkontaktdioodide lühiajalugu
  • Punktkontaktdioodide ja kaasaegsete germaaniumdioodide ehitus
  • Punktkontaktdioodide või germaaniumdioodide eelised
  • Germaaniumdioodide rakendused

Punktkontaktdioodide lühiajalugu

Punktkontaktdiood on vanim leiutatud diooditüüp. See oli äärmiselt põhiline ja ehitatud pooljuhtidesse kuuluva materjali, näiteks galeen, tsintsiit või karborund, kristallile. Dioodi kasutati kõigepealt odava ja tõhusa viisina raadiolainete tuvastamiseks, kuna sellel oli 'kassi vurrud'.

Karl Ferdinand Braun demonstreeris esmakordselt 1874. aastal punktkontaktdioodis elektrivoolu 'asümmeetrilist juhtivust' kristalli ja metalli vahel.



1894. aastal viis Jagadish Bose läbi esimese mikrolaineuuringu, kasutades raadiolainete detektoritena kristalle. Esimese kristallidetektori leiutas Bose 1901. aastal.

G. W. Pickard vastutas eelkõige kristalldetektori kasulikuks raadioseadmeks muutmise eest. Ta alustas detektorielementide uurimist 1902. aastal ja avastas tuhandeid ühendeid, mida saaks kasutada alaldusühenduste tegemiseks.

Nende varajaste punktkontaktsete pooljuhtide ristmike füüsikalised omadused ei olnud nende kasutamise ajal teada. Nende edasine uurimine 1930. ja 1940. aastatel viis kaasaegsete pooljuhtseadmete loomiseni.

Punktkontaktdioodi ehitus

Nagu alloleval joonisel näha, kasutati kristalliga kontakti saamiseks kassi vurrutaolist tillukest traati. See oli eelistatavalt valmistatud kullast, et vältida oksüdeerumist.

Seejärel tekkisid muud tüüpi detektorid, nagu kulukad germaaniumdioodid ja lõpuks kulukad detektoritorud.

See tõi kaasa punktkontaktiga kassi vurrude laialdase kasutuselevõtu traadita raadiosaadete edastamisel Esimese maailmasõja ajal.

Võrreldes tänapäevaste pooljuhtidega, ei olnud kassi vurrude detektori komplekt või kristallide komplekt kaugeltki täpne. 'Vurrud' tuli käsitsi asetada kristallile ja fikseerida kindlasse asendisse. Kuid mõne töötunni jooksul vähenes selle tõhusus ja vaja oli määrata uus asukoht.

Kuigi sellel oli palju puudusi, olid vurrud ja kristall esimene pooljuht, mida juhtmeta raadiotes kasutati. Neil traadita ühenduse algusaastatel võis enamik harrastajaid seda endale lubada, punktkontaktdioodid töötasid üsna hästi, kuid keegi ei saanud aru, kuidas see töötab.

Germaaniumdioodid (kaasaegsed kontaktdioodid)

Punktkontaktdioodid on tänapäeval palju tõhusamad ja töökindlamad. Nagu on näidatud alloleval joonisel, on need valmistatud N-tüüpi germaaniumi kiibist, millele on sisestatud peen volfram- või kuldtraat (asendab vurrud).

Traat põhjustab metalli migreerumise pooljuhti, kus see puutub kokku germaaniumiga. See toimib lisandina, moodustades väikese P-tüüpi piirkonna ja luues PN-ristmiku.

PN-ristmiku väikese suuruse tõttu ei talu see suuri voolutugevusi. Kõrgeim on tavaliselt paar milliamprit. Punktkontaktdioodi pöördvool on suurem kui tavalisel ränidioodil. See on seadme lisaomadus.

Tavaliselt võib see väärtus olla vahemikus viis kuni kümme mikroamprit. Punktkontaktdioodi pöördpinge tolerants on samuti madalam kui mitmel teisel ränidioodil.

Maksimaalne pöördpinge, mida seade talub, on sageli määratletud kui maksimaalne pöördpinge (PIV). Ühe sellise punktkontaktdioodi tüüpiline pöördpinge väärtus on ligikaudu 70 volti.

Eelised

Germaaniumdiood, tuntud ka kui punktkontaktdiood, näib mitmel viisil lihtne, kuid sellel on mõned eelised. Esimene eelis on see, et seda on lihtne valmistada.

Punktkontaktdiood ei vaja difusiooni ega epitaksiaalset kasvutehnikat, mida tavaliselt on vaja traditsioonilisema PN-siirde tootmiseks.

Tootjad saavad hõlpsasti eraldada N-tüüpi germaaniumi osi, paigutada need ja ühendada nendega juhtme ideaalses alaldusühenduses. Seetõttu kasutati pooljuhttehnoloogia algperioodidel neid dioode laialdaselt.

Punktkontaktdioodi kasutusmugavus on selle lisaeelis. Ristmel on selle väikese suuruse tõttu äärmiselt madal mahtuvus.

Isegi kui tavalistel tavalistel ränidioodidel, nagu 1N914 ja 1N916, on vaid mõne pikofaraadi väärtused, on punktkontaktdioodidel veelgi madalamad väärtused. See omadus muudab need väga sobivaks raadiosageduslike rakenduste jaoks.

Viimaseks, kuid mitte vähem tähtsaks, punktkontaktdioodi tootmiseks kasutatav germaanium põhjustab minimaalse päripinge languse, mis muudab selle detektorina kasutamiseks ideaalseks. Seetõttu vajab diood juhtimiseks oluliselt madalamat pinget.

Erinevalt ränidioodist, mille sisselülitamiseks on vaja 0,6 volti, on germaaniumdioodi tüüpiline päripinge vaevalt 0,2 volti.

Rakendused

Kui olete harrastaja ja teile meeldib ehitada pisikesi raadioaparaate, võite leida parima punktkontaktdioodi rakenduse kristallikomplektist.

Kõige elementaarsem raadiovastuvõtja vorm, mida raadio algusaegadel laialdaselt kasutati, on tuntud kui kristallraadiovastuvõtja. Seda tuntakse ka kui kristallikomplekti.

Kõige põnevam selle raadio juures on see, et see ei vaja töötamiseks välist toidet. Tegelikult teeb see helisignaali, kasutades selle antenni kaudu vastuvõetud raadiosignaali võimsust.

See on saanud oma nime selle kõige olulisema komponendi, kristalldetektori (punktkontaktdioodi) järgi, mis algselt valmistati kristallilisest materjalist nagu galeen.

Lihtne kristallraadio, mis kasutab punktkontaktiga germaaniumdioodi 1N34, on näha järgmisel diagrammil.

Täieliku artikli ja vooluringi kirjelduse leiate järgmisest postitusest:

Ehitage kristallraadiokomplekt