В проекты на базе микроконтроллеров или другие проекты электроники и электротехники разработаны с использованием некоторых основных компонентов в электротехнике и электронике, которые классифицируются как элементы. Элементы, которые накапливают или рассеивают энергию, называются пассивными элементами, а элементы, которые обеспечивают или обеспечивают управляемый поток энергии, называются активными элементами. Эти основные элементы включают электрические резисторы , Индукторы, разные типы диодов включая кристаллические диоды, диоды Ганна, диоды Пельтье, стабилитроны, туннельные диоды, варакторные диоды и т. д. Трансформаторы, конденсаторы, полупроводники, транзисторы, тиристоры, интегральные схемы, Оптоэлектронные устройства , Вакуумные лампы, датчики, мемристоры, преобразователи, детекторы, антенны и так далее. В этой статье мы обсудим наиболее часто используемый компонентный кристаллический диод.
Кристальный диод
Кристаллический диод германия
Полупроводниковый диод или диод с P-N переходом представляет собой устройство с двумя выводами, которое позволяет току течь только в одном направлении и блокирует прохождение тока в другом направлении. Эти два вывода - анод и катод. Если напряжение на аноде больше, чем напряжение на катоде, диод начинает проводить ток. Кристаллический диод также называется диодом с усами Катода, точечным диодом или кристаллами. Эти диоды СВЧ-полупроводниковые приборы были разработаны во время Второй мировой войны для использования в микроволновые приемники и детекторы .
Схема работы кристаллического диода
Работа кристаллического диода зависит от давления контакта полупроводникового кристалла и точки. Он состоит из двух секций - небольшого прямоугольного кристалла кремния N-типа с одной секцией и тонкой бериллиево-медной, бронзово-фосфорной и вольфрамовой проволоки, называемой нитевидной проволокой Cat, которая прижимается к кристаллу, образуя другую секцию. Чтобы сформировать область P-типа вокруг кристалла, большой ток пропускается к кристаллу кремния от кошачьего уса во время изготовления кристаллического диода или точечного диода. Следовательно, образуется PN-переход, который ведет себя аналогично нормальному PN-переходу.
Точечный контактный диод
Но характеристики кристаллического диода отличаются от характеристик диода с PN-переходом. В состоянии прямого смещения сопротивление точечного диода высокое по сравнению с обычным диодом с PN-переходом. В условиях обратного смещения, в случае точечного контактного диода, ток через диод не так независим от напряжения, приложенного к кристаллу, как в случае переходного диода. Емкость между кошачьим усом и кристаллом меньше по сравнению с емкостью переходного диода между обеими сторонами диода. Таким образом, реактивное сопротивление, обусловленное емкостью, велико, и на высокой частоте в цепи протекает очень небольшой емкостной ток.
Схематический символ кристаллического диода
В общем, мы знаем, что диод с фазовым переходом или полупроводниковый диод проводит, когда анодное напряжение больше, чем катодное напряжение. Схема может быть реализована тремя способами: приближенная модель, упрощенная модель и идеальная модель. Схема кристаллического диода, работающая для каждой модели, показана ниже. Если мы приложим прямое напряжение Vf, то характеристики диода как Vf vs If показаны на рисунке.
Примерная модель
Приблизительная модель схемы кристаллического диода состоит из последовательно соединенных идеального диода, прямого сопротивления Rf и потенциального барьера Vo. Настоящий диод должен преодолеть потенциальный барьер Vo и внутреннее падение VfRf. Падение напряжения появляется на диоде из-за тока If, протекающего через внутреннее сопротивление Rf.
Примерная модель
Диод начинает проводить ток, только если приложенное прямое напряжение Vf превышает напряжение потенциального барьера Vo.
Упрощенная модель
В этой модели внутреннее сопротивление Rf не учитывается. Следовательно, эквивалентная схема состоит только из потенциального барьера Vo. Эта модель используется наиболее часто для анализа диодных цепей.
Упрощенная модель
Идеальная модель
В этой модели не учитываются как внутреннее сопротивление Rf, так и потенциальный барьер Vo. На самом деле идеальных диодов практически не существует, и предполагается, что есть идеальные диоды для анализа диодных цепей.
Идеальная модель
Применение кристаллических диодов
Эти диоды используются во многих приложениях, например, в кристаллическом радиоприемнике. В этой статье наиболее часто используемые кристаллы диодные приложения такие как кристаллический диодный выпрямитель и кристаллический диодный детектор упомянуты ниже.
Кристаллический диодный выпрямитель
Немецкий физик Фердинанд Браун, изучая характеристики кристаллов, проводящих электричество и электролиты в 1874 году, обнаружил эффект выпрямления в точке контакта металлов и некоторых кристаллических материалов. Когда материалы высочайшей чистоты были недоступны, изобрели точечный выпрямитель на основе сульфида свинца.
Кристаллический диодный выпрямитель
Кристаллический диод можно использовать в качестве выпрямителя для преобразования переменного тока в постоянный. Поскольку он проводит только в одном направлении и блокирует прохождение тока в обратном направлении, как и обычный диод, его можно использовать для проектирования полуволны, полной волны и мостовые выпрямительные схемы .
Кристаллический диодный детектор
В 1900-х годах он в основном использовался в кристаллическом радиоприемнике в качестве детектора сигнала. Поверхность кристалла контактирует с тонким металлическим зондом. Таким образом, точечный диод получил описательное название: детектор усов для кошек . Они устарели и состоят из тонкой заостренной металлической проволоки, действующей как анод, и полупроводникового кристалла, действующего как катод. Эта тонкая металлическая проволока анода, называемая проволокой кошачьих усов, прижимается к кристаллу катода. Эти детекторы на кристаллических диодах были разработаны в начале 1900-х годов и использовались для обнаружения горячих точек на полупроводниковый материал кристаллический катод, который настраивается вручную для лучшего обнаружения радиоволн.
В основном они были разработаны с использованием минеральных кристаллов галенита или куска угля в 1906 году, но большинство современных диодов разрабатываются с использованием кремния, селена и германия. Поскольку этот диод пропускает ток только в одном направлении, напряжение постоянного тока обеспечивается выпрямленным несущим сигналом для управления наушниками. В 1946 году компания Sylvania впервые применила германий в коммерческом кристаллическом диоде 1N34.
Ручная регулировка кристаллического диода
Прежде всего, необходимо идентифицировать чувствительное место, обыскав всю поверхность, которая вскоре может быть потеряна из-за ее вибрации. Поэтому, чтобы сделать всю поверхность максимально чувствительной и избежать поиска чувствительного пятна, этот минерал был заменен полупроводником, легированным азотом.
Ученый Дж. У. Пикард в 1906 году усовершенствовал это устройство, создав локализованную область P-типа в полупроводнике с помощью заостренного металлического контакта. Чтобы сделать его электрически и механически стабильным, диод с точечным контактом был заключен в цилиндрический корпус путем фиксации металлической точки на месте. Несмотря на то, что существует множество диодов, таких как переходные диоды и современные полупроводники, все же эти кристаллические диоды используются в качестве детекторы сверхвысокой частоты из-за их малой емкости.
Мы надеемся, что после прочтения этой статьи вы, возможно, получили краткое представление о кристаллическом диоде. Для любой технической помощи по этой теме, а также по электрические и электронные проекты , вы можете публиковать свои идеи, комментарии и предложения, чтобы побудить других читателей улучшить свои знания.
Фото:
- Кристаллический диод германия от схема
- Кристаллический диодный детектор от историявеб-сайт
