В тази статия ще научим изчерпателно за ранните точкови контактни диоди и техните съвременни версии, които са германиеви диоди.
Тук ще научим следните факти:
- Кратка история на точковите контактни диоди
- Конструиране на диоди с точков контакт и съвременни германиеви диоди
- Предимства на точкови контактни диоди или германиеви диоди
- Приложения на германиеви диоди
Кратка история на точковите контактни диоди
Диодът с точков контакт е най-старият тип изобретен диод. Той беше изключително основен и изграден върху кристал от материал, принадлежащ към полупроводник, като галенит, цинкит или карборунд. Диодът за първи път е използван като евтин и ефективен начин за откриване на радиовълни, защото има 'котешки мустак'.
Карл Фердинанд Браун първи демонстрира 'асиметричната проводимост' на електрически ток между кристал и метал в точков контактен диод през 1874 г.
През 1894 г. Джагадиш Бозе провежда първото микровълново изследване, използвайки кристали като детектори на радиовълни. Първият кристален детектор е изобретен от Bose през 1901 г.
G. W. Pickard е отговорен основно за превръщането на кристалния детектор в полезно радио устройство. Той започва да изследва детекторни елементи през 1902 г. и открива хиляди съединения, които могат да бъдат използвани за създаване на изправителни съединения.
Основните физически свойства на тези ранни точкови контактни полупроводникови връзки не са били известни по времето, когато са били използвани. По-нататъшното им проучване през 30-те и 40-те години на миналия век доведе до създаването на съвременни полупроводникови устройства.
Конструкция на точков контактен диод
Както се вижда на фигурата по-долу, за контакт с кристала е използвана малка жица, подобна на котешки мустак. За предпочитане е това да е направено от злато, за да се предотврати окисляването.
Впоследствие се появиха други видове детектори, като скъпи германиеви диоди и в крайна сметка скъпи детекторни тръби.
Това доведе до широкото прилагане на котешки мустак с точков контакт в безжичните радиостанции по време на Първата световна война.
В сравнение със съвременните полупроводници, комплектът детектори на котешки мустаци или кристалният комплект не бяха почти точни. „Мустакът“ трябваше ръчно да се постави върху кристала и да се фиксира в определена позиция. Въпреки това, в рамките на няколко часа след работа, неговата ефективност щеше да намалее и трябваше да се определи нова позиция.
Въпреки че имаше много недостатъци, мустакът и кристалът беше първият полупроводник, използван в безжичните радиостанции. В онези ранни години на безжичната връзка повечето любители можеха да си позволят това, диодите с точков контакт функционираха доста добре, но никой не разбираше как работи.
Германиеви диоди (модерни точкови контактни диоди)
Диодите с точков контакт са много по-ефективни и надеждни в днешно време. Както е показано на фигурата по-долу, те са направени от чип от N-тип германий, върху който е поставена фина волфрамова или златна жица (заменяща мустака).
Жицата кара част от метала да мигрира в полупроводника, където контактува с германия. Това служи като примес, образувайки малка област от тип P и установявайки PN прехода.
Поради малкия размер на PN прехода, той не може да понесе високи нива на ток. Най-високата обикновено би била няколко милиампера. Обратният ток на диода с точков контакт е по-голям от този на типичен силициев диод. Това е допълнително свойство на устройството.
Обикновено тази стойност може да варира от пет до десет микроампера. Толерансът на обратното напрежение на точковия диод също е по-нисък от този на няколко други силициеви диода.
Максималното обратно напрежение, което устройството може да понесе, често се определя като пиково обратно напрежение (PIV). Типичната стойност на обратното напрежение за един от тези диоди с точков контакт е приблизително 70 волта.
Предимства
Германиевият диод, известен също като диод с точков контакт, изглежда основен по много начини, но има няколко предимства. Първото предимство е, че се произвежда лесно.
Диодът с точков контакт не изисква техники за дифузия или епитаксиален растеж, които обикновено са необходими за получаване на по-традиционен PN преход.
Производителите биха могли лесно да отделят части от N-тип германий, да ги позиционират и да свържат проводник към тях в идеалния ректификационен възел. Ето защо в началните периоди на полупроводниковата технология тези диоди са били широко използвани.
Лесното използване на диода с точков контакт е негово допълнително предимство. Преходът има изключително нисък капацитет поради малкия си размер.
Дори докато обичайните обикновени силициеви диоди като 1N914 и 1N916 имат само стойности от няколко пикофарада, диодите с точков контакт имат още по-ниски стойности. Това свойство ги прави изключително подходящи за радиочестотни приложения.
Не на последно място, германият, използван за производството на точковия контактен диод, води до минимален спад на напрежението напред, което го прави идеален за използване като детектор. Следователно диодът изисква значително по-ниско напрежение за провеждане.
За разлика от силициев диод, който изисква 0,6 волта, за да се включи, типичното напрежение на германиев диод е едва 0,2 волта.
Приложения
Ако сте любител и обичате да създавате малки радиоприемници, тогава може да намерите най-доброто приложение на точков контактен диод в кристален комплект.
Най-основната форма на радиоприемник, която е била широко използвана в ранните дни на радиото, е известна като кристален радиоприемник. Също така е известен като кристален комплект.
Най-очарователното в това радио е, че не изисква външно захранване, за да работи. Той всъщност прави аудио сигнал, използвайки силата на радиосигнала, който се приема през неговата антена.
Получава името си от най-важния си компонент, кристален детектор (точков контактен диод), който първоначално е бил произведен от кристален материал като галенит.
Просто кристално радио, използващо точков контактен германиев диод 1N34, може да се види на следната диаграма.
За пълната статия и описание на веригата можете да се обърнете към следната публикация:
Изградете кристално радио
