V tem članku bomo izčrpno spoznali zgodnje kontaktne diode in njihove sodobne različice, ki so germanijeve diode.

Tukaj bomo izvedeli naslednja dejstva:

Kratka zgodovina točkovnih kontaktnih diod
Konstrukcija točkovnih kontaktnih diod in sodobnih germanijevih diod
Prednosti točkovnih kontaktnih diod ali germanijevih diod
Uporaba germanijevih diod

Kratka zgodovina točkovnih kontaktnih diod

Dioda s točkovnim kontaktom je najstarejša izumljena vrsta diode. Bil je izjemno bazičen in zgrajen na kristalu materiala, ki pripada polprevodniku, kot je galenit, cinkit ali karborund. Dioda je bila najprej uporabljena kot poceni in učinkovit način zaznavanja radijskih valov, ker je imela 'mačjo brko'.

Karl Ferdinand Braun je leta 1874 prvič demonstriral 'asimetrično prevodnost' električnega toka med kristalom in kovino v točkovni kontaktni diodi.

Leta 1894 je Jagadish Bose izvedel prvo mikrovalovno raziskavo z uporabo kristalov kot detektorjev radijskih valov. Prvi kristalni detektor je leta 1901 izumil Bose.

G. W. Pickard je bil v prvi vrsti odgovoren za pretvorbo kristalnega detektorja v uporabno radijsko napravo. Leta 1902 je začel raziskovati detektorske elemente in odkril na tisoče spojin, ki bi jih lahko uporabili za izdelavo usmerniških spojev.

Osnovne fizikalne lastnosti teh zgodnjih točkovnih polprevodniških stikov niso bile znane v času, ko so bili uporabljeni. Njihovo nadaljnje preučevanje v 30. in 40. letih 20. stoletja je povzročilo ustvarjanje sodobnih polprevodniških naprav.

Konstrukcija točkovne kontaktne diode

Kot je prikazano na spodnji sliki, je bila za stik s kristalom uporabljena drobna žica, podobna mačjim brkom. Ta je bil po možnosti izdelan iz zlata, da prepreči oksidacijo.

Kasneje so se pojavile druge vrste detektorjev, kot so drage germanijeve diode in navsezadnje drage detektorske cevi.

“kaj je nic? ”

To je privedlo do široke uporabe mačjih brkov s točkovnim stikom v brezžičnih radijskih postajah med prvo svetovno vojno.

V primerjavi s sodobnimi polprevodniki set detektorjev mačjih brkov ali kristalni set ni bil niti približno natančen. 'Brke' je bilo treba ročno namestiti na kristal in jih pritrditi v določen položaj. Vendar bi se v nekaj urah delovanja njegova učinkovitost zmanjšala in določiti je bilo treba nov položaj.

Čeprav je imel veliko pomanjkljivosti, je bil brk in kristal prvi polprevodnik, uporabljen v brezžičnih radijskih sprejemnikih. V tistih zgodnjih letih brezžičnega omrežja si je to lahko privoščila večina hobistov, diode s točkovnim kontaktom so delovale precej dobro, vendar nihče ni razumel, kako deluje.

Germanijeve diode (sodobne točkovne kontaktne diode)

Točkovne diode so dandanes veliko bolj učinkovite in zanesljive. Kot je prikazano na spodnji sliki, so izdelani iz čipa iz germanija N-tipa, na katerega je vstavljena fina volframova ali zlata žica (ki nadomešča lasišče).

Žica povzroči, da nekaj kovine migrira v polprevodnik, kjer pride v stik z germanijem. Ta služi kot nečistoča, ki tvori majhno območje tipa P in vzpostavi PN spoj.

Zaradi majhne velikosti PN spoja ne more prenesti visokih ravni toka. Najvišja bi bila običajno nekaj miliamperov. Povratni tok diode s točkovnim kontaktom je večji kot pri tipični silicijevi diodi. To je dodatna lastnost naprave.

Običajno se lahko ta vrednost giblje od pet do deset mikroamperov. Tudi toleranca povratne napetosti diode s točkovnim kontaktom je nižja kot pri več drugih silicijevih diodah.

“RC zasnova vezja za rele ”

Največja vzvratna napetost, ki jo naprava lahko prenese, je pogosto opredeljena kot najvišja inverzna napetost (PIV). Tipična vrednost povratne napetosti za eno od teh točkovnih kontaktnih diod je približno 70 voltov.

Prednosti

Germanijeva dioda, znana tudi kot dioda s točkovnim kontaktom, se na več načinov zdi osnovna, vendar ima nekaj prednosti. Prva prednost je preprosta izdelava.

Dioda s točkovnim kontaktom ne zahteva tehnik difuzije ali epitaksialne rasti, ki so običajno potrebne za izdelavo bolj tradicionalnega PN spoja.

Proizvajalci bi zlahka ločili dele germanija N-tipa, jih pozicionirali in z njimi povezali žico na idealnem rektifikacijskem stičišču. Zato so bile v začetnih obdobjih polprevodniške tehnike te diode zelo razširjene.

Enostavna uporaba točkovne diode je njena dodatna prednost. Spoj ima izjemno nizko kapacitivnost zaradi svoje majhne velikosti.

Čeprav imajo običajne navadne silicijeve diode, kot sta 1N914 in 1N916, le vrednosti nekaj pikofaradov, imajo diode s točkovnim kontaktom še nižje vrednosti. Zaradi te lastnosti so zelo primerni za radiofrekvenčne aplikacije.

Nenazadnje, germanij, uporabljen za izdelavo točkovne kontaktne diode, povzroči minimalen padec napetosti naprej, zaradi česar je idealen za uporabo kot detektor. Zato dioda za prevodnost potrebuje bistveno nižjo napetost.

V nasprotju s silicijevo diodo, ki za vklop potrebuje 0,6 volta, je tipična prednja napetost germanijeve diode komaj 0,2 volta.

Aplikacije

Če ste hobi in radi izdelujete majhne radijske sprejemnike, boste morda našli najboljšo uporabo točkovne kontaktne diode v kristalnem kompletu.

Najosnovnejša oblika radijskega sprejemnika, ki se je pogosto uporabljal v zgodnjih dneh radia, je znan kot kristalni radijski sprejemnik. Splošno znan tudi kot kristalni set.

Najbolj zanimivo pri tem radiu je, da za delovanje ne potrebuje zunanjega napajanja. Pravzaprav ustvarja zvočni signal z močjo radijskega signala, ki ga sprejema njegova antena.

Ime je dobil po svoji najpomembnejši komponenti, kristalnem detektorju (točkovna kontaktna dioda), ki je bil prvotno izdelan iz kristalnega materiala, kot je galenit.

Preprost kristalni radio, ki uporablja točkovno kontaktno germanijevo diodo 1N34, je prikazan na naslednjem diagramu.