The проекти, базирани на микроконтролер или други проекти за електроника и електричество са проектирани чрез използване на някои основни компоненти в електричеството и електрониката, които са класифицирани като елементи. Елементите, които съхраняват или разсейват енергията, наречени пасивни елементи, и елементите, които осигуряват или снабдяват с контролиран енергиен поток, се наричат активни елементи. Тези основни елементи включват електрически резистори , Индуктори, различни видове диоди включително кристални диоди, диоди на Гън, диоди на Пелтие, ценерови диоди, тунелни диоди, варакторни диоди и др. Трансформатори, кондензатори, полупроводници, транзистори, тиристори, интегрални схеми, Оптоелектронни устройства , Вакуумни тръби, сензори, мемристор, преобразуватели, детектори, антени и т.н. В тази статия ще обсъдим най-често използвания компонент Кристален диод.

Кристален диод

Кристален диод от германий

Полупроводниковият диод или диод за свързване P-N е двутерминално устройство, което позволява на тока да тече само в една посока и блокира потока на тока в друга посока. Тези два терминала са анод и катод. Ако анодното напрежение е по-голямо от катодното, тогава диодът започва проводимост. Кристалният диод се нарича още като диод на Cat's-whisker или диод с точкови контакти или кристали. Тези диоди микровълнови полупроводникови устройства са разработени по време на Втората световна война, за да бъдат използвани в микровълнови приемници и детектори .

Кристална диодна верига работи

Работата на кристалния диод зависи от контактното налягане между полупроводниковия кристал и точката. Състои се от две секции - малък правоъгълен кристал от N-тип силиций с една секция и фина тел от берилий-мед, бронз-фосфор и волфрам, наречена като тел за мустаци Cat, която се притиска към кристала, за да образува друга секция. За да се образува P-тип област около кристала, по време на производството на кристалния диод или точковия контакт диод към силициевия кристал се подава голям ток от котешката мустачка. Следователно се образува PN-връзка и тя се държи подобно на нормалната PN-връзка.

Точкови контактни диоди

“как да направите пиезоелектричен преобразувател ”

Но характеристиките на кристалния диод се различават от характеристиките на диода с PN-връзка. В условието на пристрастие напред съпротивлението на точковия контактен диод е високо в сравнение с общия PN-съединителен диод. В условието на обратното отклонение, в случай на точкови контактни диоди, потокът на ток през диода не е толкова независим от напрежението, приложено към кристала, както в случая на свързващия диод. Капацитетът между котешката мустачка и кристала е по-малък в сравнение с капацитета на съединителния диод между двете страни на диода. По този начин реактивността, дължаща се на капацитета, е висока и при висока честота във веригата протича много малък капацитивен ток.

Схематичен символ на кристален диод

Като цяло знаем, че P-N свързващият диод или полупроводниковият диод провеждат, когато анодното напрежение е по-голямо от катодното напрежение. Схемата може да се реализира по три начина: приблизителен модел, опростен модел и идеален модел. Кристалната диодна схема, работеща за всеки модел, е показана по-долу. Ако приложим напрежение Vf напред, тогава характеристиките на диода като Vf срещу If са показани на фигурата.

Приблизителен модел

Приблизителният модел на кристалната диодна верига се състои от последователно свързани идеален диод, съпротивление напред Rf и потенциална бариера Vo. Действителният диод трябва да преодолее потенциалната бариера Vo и вътрешния спад VfRf. Спадът на напрежението се появява на диода поради ток Ако тече през вътрешното съпротивление Rf.

Приблизителен модел

Диодът започва проводимост само ако приложеното напрежение Vf надвишава потенциалното бариерно напрежение Vo.

Опростен модел

В този модел вътрешното съпротивление Rf не се взема предвид. Следователно еквивалентната верига се състои само от потенциална бариера Vo. За анализ на диодни вериги този модел се използва най-често.

“каква е целта на повишаващ трансформатор ”

Опростен модел

Идеален модел

В този модел не се вземат предвид както вътрешното съпротивление Rf, така и потенциалната бариера Vo. Всъщност на практика няма идеални диоди и се предполага, че има идеални диоди за анализ на някои диодни вериги.

Идеален модел

Приложения за кристални диоди

Тези диоди се използват в много приложения като кристален радиоприемник. В тази статия най-често използваният кристал диодни приложения като кристално диоден токоизправител и кристален диоден детектор са посочени по-долу.

Кристален диоден токоизправител

Германският физик Фердинанд Браун, докато изучава характеристиките на кристалите, провеждащи електричество и електролити през 1874 г., открива коригиращия ефект в точката на контакт на металите и някои кристални материали. Когато материалите с най-висока чистота не са били налични, изобретеният точков контактен токоизправител на основата на оловен сулфид.

Кристален диоден токоизправител

Кристалният диод може да се използва като токоизправител за преобразуване на променлив ток в постоянен. Тъй като той провежда само в една посока и блокира текущия поток в обратна посока, подобно на нормалния диод - той може да се използва за проектиране на полувълната, пълната вълна и мостови токоизправителни вериги .

Кристален диоден детектор

През 1900 г. той се използва предимно в кристално радио като детектор на сигнал. Кристалната повърхност влиза в контакт с фината метална сонда. По този начин диодът за точков контакт получи описателно име като a детектор за котешки мустаци . Те са остарели и се състоят от тънка, заточена метална тел, действаща като анод и полупроводников кристал, действащ като катод. Този аноден тънък метален проводник, наречен като тел за мустаци на котката, е притиснат към катодния кристал. Тези детектори за кристални диоди са разработени в началото на 1900 г. и са използвани за намиране на горещото място на полупроводников материал кристален катод, който се настройва ръчно за най-доброто откриване на радиовълни.

Те са разработени предимно чрез използване на минерални кристали галена или парче въглища през 1906 г., но повечето от последните диоди се разработват с помощта на силиций, селен и германий. Тъй като този диод позволява ток да тече само в една посока, по този начин постояннотоковото напрежение се осигурява от изправения носещ сигнал за задвижване на слушалки. През 1946 г. Sylvania за пръв път пионеризира използването на германий в търговския кристален диод 1N34.

Ръчна настройка на кристален диод

На първо място, чувствителното място трябва да бъде идентифицирано чрез претърсване на цялата повърхност, която скоро може да бъде загубена поради вибрациите си. И така, за да се направи цялата повърхност толкова чувствителна и да се избегне търсенето на чувствително място, този минерал е заменен с N-легиран полупроводник.

Ученият Г. У. Пикард през 1906 г. усъвършенства това устройство, като създаде локализиран регион от тип P в полупроводника, използвайки заострен метален контакт. За да бъде електрически и механично стабилен, целият точков контактен диод беше капсулиран в цилиндрично тяло чрез фиксиране на метална точка на място. Въпреки че има много диоди като съединителни диоди и модерни полупроводници, все пак тези кристални диоди се използват като микровълнови честотни детектори поради ниския им капацитет.

Надяваме се, че след като прочетете тази статия, може би сте получили кратка представа за кристалния диод. За всяка техническа помощ по тази тема, а също и за електрически и електронни проекти , можете да публикувате вашите идеи, коментари и предложения, за да насърчите останалите читатели да подобрят знанията си.