The mikrokontrolleru projekti vai citi elektronikas un elektrotehnikas projekti tiek izstrādāti, izmantojot dažus elektriskās un elektroniskās pamatkomponentus, kas tiek klasificēti kā elementi. Elementi, kas uzglabā vai izkliedē enerģiju, tiek saukti par pasīviem elementiem, un elementi, kas nodrošina vai kontrolē enerģijas plūsmu, tiek saukti par aktīvajiem elementiem. Šie pamatelementi ietver elektriskie rezistori , Induktori, dažāda veida diodes ieskaitot kristāla diodes, Gunn diodes, Peltier diodes, Zener diodes, tuneļa diodes, varaktoru diodes utt. Transformatori, kondensatori, pusvadītāji, tranzistori, tiristori, integrētās shēmas, Optoelektroniskās ierīces , Vakuuma caurules, sensori, Memristor, pārveidotāji, detektori, antenas un tā tālāk. Šajā rakstā mēs apspriedīsim visbiežāk izmantoto komponentu Crystal diode.
Kristāla diode
Ģermānija kristāla diode
Pusvadītāju diode vai P-N savienojuma diode ir divu termināļu ierīce, kas ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā un bloķē strāvas plūsmu citā virzienā. Šie divi termināļi ir anods un katods. Ja anoda spriegums ir lielāks par katoda spriegumu, tad diode sāk vadīt. Kristāla diode tiek saukta arī par Cat's whisker diode vai Point-contact diode vai Crystals. Šīs diodes mikroviļņu pusvadītāju ierīces tika izstrādātas Otrā pasaules kara laikā, lai tās izmantotu mikroviļņu uztvērēji un detektori .
Darbojas kristāla diode ķēde
Kristāla diode darbība ir atkarīga no pusvadītāja kristāla un punkta saskares spiediena. Tas sastāv no divām sekcijām - maza taisnstūrveida N veida silīcija kristāla ar vienu sekciju un smalkas berilija vara, bronzas fosfora un volframa stieples, ko sauc par kaķu ūsas stiepli, kas saspiež pret kristālu, veidojot citu sekciju. Lai izveidotu P tipa reģionu ap kristālu, kristāla diode vai punktveida kontakta diode ražošanas laikā no kaķa ūsas silīcija kristālam tiek nodota liela strāva. Tādējādi tiek izveidots PN krustojums, un tas izturas līdzīgi kā parasts PN krustojums.
Punkta kontakta diode
Bet kristāla diodes īpašības atšķiras no PN savienojuma diodes īpašībām. Priekšējā novirzes stāvoklī punktkontakta diodes pretestība ir augsta, salīdzinot ar vispārējo PN savienojuma diodi. Apgrieztā slīpuma stāvoklī punktveida kontakta diodes gadījumā strāvas plūsma caur diodi nav tik neatkarīga no kristālam pielietotā sprieguma kā savienojuma diodes gadījumā. Kapacitāte starp kaķu ūsu un kristālu ir mazāka, salīdzinot ar savienojuma diodes kapacitāti starp abām diodes pusēm. Tādējādi reaktīvā reakcija uz kapacitāti ir augsta, un augstā frekvencē ķēdē plūst ļoti maza kapacitatīvā strāva.
Kristāla diodes shematisks simbols
Kopumā mēs zinām, ka P-N savienojuma diode vai pusvadītāju diode vada, kad anoda spriegums ir lielāks par katoda spriegumu. Kontūru var realizēt trīs veidos: aptuvens modelis, vienkāršots modelis un ideāls modelis. Kristāla diode ķēde, kas darbojas katram modelim, ir parādīta zemāk. Ja mēs izmantojam spriegumu uz priekšu Vf, tad tiodiodes raksturojums kā Vf vs If ir parādīts attēlā.
Aptuvenais modelis
Aptuvenais kristāldiodes ķēdes modelis sastāv no sērijveidā savienota ideāla diode, pretestības pretestība Rf un potenciālā barjera Vo. Faktiskajam diodam jāpārvar potenciālā barjera Vo un iekšējais kritums VfRf. Sprieguma kritums visā diodē parādās strāvas dēļ, ja tā plūst caur iekšējo pretestību Rf.
Aptuvenais modelis
Diods sāk vadīt tikai tad, ja pielietotais priekšējais spriegums Vf pārsniedz potenciālo barjeras spriegumu Vo.
Vienkāršots modelis
Šajā modelī iekšējā pretestība Rf netiek ņemta vērā. Tādējādi ekvivalentā ķēde sastāv tikai no potenciālās barjeras Vo. Diodes ķēdes analīzei visbiežāk tiek izmantots šis modelis.
Vienkāršots modelis
Ideāls modelis
Šajā modelī netiek ņemta vērā gan iekšējā pretestība Rf, gan potenciālā barjera Vo. Faktiski ideālu diodu praktiski nav, un tiek pieņemts, ka dažu diodes ķēžu analīzei ir ideālas diodes.
Ideāls modelis
Kristāla diodes lietojumi
Šīs diodes tiek izmantotas daudzās lietojumprogrammās, piemēram, kristāla radio uztvērējs. Šajā rakstā visbiežāk izmantotais kristāls diode lietojumprogrammas piemēram, kristāla diode taisngriezis un kristāla diode detektors ir minēti zemāk.
Kristāla diode taisngriezis
Vācu fiziķis Ferdinands Brauns, pētot elektrību un elektrolītus vadošo kristālu īpašības 1874. gadā, atklāja rektifikācijas efektu metālu un dažu kristālisko materiālu saskares punktā. Kad nebija pieejami visaugstākās tīrības pakāpes materiāli, izgudrotais svina sulfīda bāzes taisngriezis.
Kristāla diode taisngriezis
Kristāla diodi var izmantot kā taisngriezi, lai pārveidotu maiņstrāvu par līdzstrāvu. Tā kā tas vada tikai vienā virzienā un bloķē strāvas plūsmu pretējā virzienā, līdzīgi kā parastajam diodam, to var izmantot, lai projektētu pusvilni, pilnu viļņu un tilta taisngrieža shēmas .
Kristāla diode detektors
1900. gados to galvenokārt izmanto kristāla radioaparātā kā signāla detektoru. Kristāla virsma nonāk saskarē ar smalku metāla zondi. Tādējādi punktkontakta diode ieguva aprakstošu nosaukumu kā a kaķu ūsu detektors . Tie ir novecojuši un sastāv no plānas, asinātas metāla stieples, kas darbojas kā anods, un pusvadītāju kristāla, kas darbojas kā katods. Šī anoda plānā metāla stieple, ko sauc par kaķa ūsas stiepli, ir nospiesta pret katoda kristālu. Šie kristālu diodu detektori tika izstrādāti 1900. gadu sākumā un tika izmantoti karstās vietas atrašanā pusvadītāju materiāls kristāla katods, kas tiek manuāli noregulēts, lai vislabāk noteiktu radioviļņus.
Tos galvenokārt izstrādāja, izmantojot minerālkristālus galenu vai ogļu gabalu 1906. gadā, bet lielāko daļu jaunāko diodu izstrādā, izmantojot silīciju, selēnu un germāniju. Tā kā šis diode pieļauj strāvas plūsmu tikai vienā virzienā, līdzstrāvas spriegumu nodrošina iztaisnotais nesēja signāls, lai vadītu austiņas. 1946. gadā Sylvania pirmo reizi sāka izmantot germāniju komerciālajos kristālu diodēs 1N34.
Manuāla kristāla diode pielāgošana
Pirmkārt, jutīgā vieta jāidentificē, meklējot visu virsmu, kuru tās vibrācijas dēļ drīz var zaudēt. Tātad, lai padarītu visu virsmu tik jutīgu un izvairītos no jutīgas vietas meklēšanas, šis minerāls tika aizstāts ar pusvadītāju ar N-piedevu.
Zinātnieks G. W. Pikards 1906. gadā pilnveidoja šo ierīci, pusvadītājā, izmantojot smailu metāla kontaktu, ražojot lokalizētu P tipa reģionu. Lai padarītu to elektriski un mehāniski stabilu, viss kontaktkontakta diode tika iekapsulēta cilindriskā korpusā, nostiprinot vietā metāla punktu. Lai gan ir daudz diodu, piemēram, savienojuma diodes un mūsdienu pusvadītāji, šīs kristāla diodes joprojām tiek izmantotas kā mikroviļņu frekvences detektori to zemās kapacitātes dēļ.
Mēs ceram, ka pēc šī raksta izlasīšanas jūs varētu gūt īsu priekšstatu par kristāla diode. Par jebkuru tehnisko palīdzību par šo tēmu un arī par elektriskie un elektroniskie projekti , varat ievietot savas idejas, komentārus un ieteikumus, lai mudinātu citus lasītājus uzlabot savas zināšanas.
Foto kredīti:
- Ģermānija kristāla diode ar shēma šodien
- Kristāla diode detektors vēstures vietne
