Šajā rakstā mēs vispusīgi uzzināsim par agrīnajām kontaktdiodēm un to modernajām versijām, kas ir germānija diodes.
Šeit mēs uzzināsim šādus faktus:
- Īsa punktu kontakta diožu vēsture
- Punktu kontaktdiožu un moderno germānija diožu konstrukcija
- Punktu kontakta diožu vai germānija diožu priekšrocības
- Germānija diožu pielietojumi
Īsa punktu kontakta diožu vēsture
Punkta kontakta diode ir vecākais izgudrotais diodes veids. Tas bija ārkārtīgi vienkāršs un veidots uz tāda materiāla kristāla, kas pieder pie pusvadītāja, piemēram, galēnas, cinkīta vai karborunda. Diode vispirms tika izmantota kā lēts un efektīvs veids, kā noteikt radioviļņus, jo tai bija 'kaķa ūsas'.
Kārlis Ferdinands Brauns pirmo reizi demonstrēja elektriskās strāvas 'asimetrisko vadītspēju' starp kristālu un metālu punktveida kontakta diodē 1874.
1894. gadā Jagadish Bose veica pirmos mikroviļņu pētījumus, izmantojot kristālus kā radioviļņu detektorus. Pirmo kristāla detektoru izgudroja Bose 1901. gadā.
G. W. Pickard galvenokārt bija atbildīgs par kristāla detektora pārveidošanu par noderīgu radio ierīci. Viņš sāka pētīt detektoru elementus 1902. gadā un atklāja tūkstošiem savienojumu, ko varētu izmantot, lai izveidotu taisngriežus.
Šo agrīno punktu kontakta pusvadītāju savienojumu fiziskās īpašības nebija zināmas to izmantošanas laikā. To turpmākās izpētes rezultātā 20. gadsimta 30. un 40. gados tika izveidotas mūsdienu pusvadītāju ierīces.
Punkta kontakta diodes uzbūve
Kā redzams attēlā zemāk, kaķa ūsai līdzīga sīka stieple tika izmantota, lai sazinātos ar kristālu. Vēlams, lai tas būtu izgatavots no zelta, lai novērstu oksidēšanos.
Pēc tam parādījās cita veida detektori, piemēram, dārgas germānija diodes un galu galā dārgas detektoru lampas.
Tas noveda pie punktkontakta kaķa ūsu plašas ieviešanas apraides bezvadu radioaparātos Pirmā pasaules kara laikā.
Salīdzinot ar mūsdienu pusvadītājiem, kaķa ūsu detektoru komplekts vai kristālu komplekts nebija ne tuvu precīzs. 'Ūsas' bija manuāli jāuzliek uz kristāla un jānostiprina noteiktā pozīcijā. Tomēr dažu stundu laikā pēc darbības tās efektivitāte samazināsies un bija jānosaka jauna pozīcija.
Lai gan tam bija daudz trūkumu, ūsas un kristāls bija pirmais pusvadītājs, ko izmantoja bezvadu radio. Šajos pirmajos bezvadu sakaru gados vairums hobiju to varēja atļauties, punktkontakta diodes darbojās diezgan labi, taču neviens nesaprata, kā tas darbojas.
Ģermānija diodes (mūsdienu kontaktdiodes)
Punkta kontakta diodes mūsdienās ir daudz efektīvākas un uzticamākas. Kā parādīts attēlā zemāk, tie ir izgatavoti no N-veida germānija mikroshēmas, uz kuras ir ievietota smalka volframa vai zelta stieple (aizvietojot ūsas).
Vads liek kādam metālam migrēt pusvadītājā, kur tas saskaras ar germāniju. Tas kalpo kā piemaisījums, veidojot nelielu P veida reģionu un izveidojot PN savienojumu.
Tā kā PN krustojums ir mazs, tas nevar izturēt augstu strāvas līmeni. Visaugstākais parasti ir daži miliampēri. Punkta kontakta diodes reversā strāva ir lielāka nekā tipiskai silīcija diodei. Šī ir ierīces papildu īpašība.
Parasti šī vērtība var svārstīties no pieciem līdz desmit mikroampēriem. Punkta kontakta diodes apgrieztā sprieguma tolerance ir arī zemāka nekā vairākām citām silīcija diodēm.
Maksimālais apgrieztais spriegums, ko ierīce var panest, bieži tiek definēts kā maksimālais apgrieztais spriegums (PIV). Tipiskā apgrieztā sprieguma vērtība vienai no šīm punktkontakta diodēm ir aptuveni 70 volti.
Priekšrocības
Germānija diode, kas pazīstama arī kā punktkontakta diode, daudzos veidos šķiet vienkārša, taču tai ir dažas priekšrocības. Pirmā priekšrocība ir tā, ka to ir viegli ražot.
Punkta kontakta diodei nav nepieciešamas difūzijas vai epitaksiālās augšanas metodes, kas parasti ir nepieciešamas tradicionālāka PN savienojuma izveidošanai.
Ražotāji varēja viegli atdalīt N-veida germānija daļas, novietot tās un savienot ar tām vadu ideālā rektifikācijas krustojumā. Tāpēc pusvadītāju tehnoloģiju sākumposmos šīs diodes tika plaši izmantotas.
Punkta kontakta diodes lietošanas vienkāršība ir tās papildu priekšrocība. Savienojumam ir ārkārtīgi zema kapacitāte tā mazā izmēra dēļ.
Pat ja parastajām silīcija diodēm, piemēram, 1N914 un 1N916, ir tikai dažas pikofarādes vērtības, punktkontakta diodēm ir vēl zemākas vērtības. Šī īpašība padara tos ļoti piemērotus radiofrekvenču lietojumiem.
Visbeidzot, bet ne mazāk svarīgi ir tas, ka punktveida kontaktdiodes ražošanā izmantotais germānija rada minimālu sprieguma kritumu uz priekšu, kas padara to lieliski piemērotu lietošanai kā detektoru. Tāpēc diodes vadīšanai nepieciešams ievērojami zemāks spriegums.
Pretstatā silīcija diodei, kuras IESLĒGŠANAI nepieciešami 0,6 volti, germānija diodes tipiskais tiešais spriegums ir gandrīz 0,2 volti.
Lietojumprogrammas
Ja esat hobijs un jums patīk veidot sīkus radioaparātus, varat atrast vislabāko punktveida kontakta diodes pielietojumu kristāla komplektā.
Visvienkāršākā radio uztvērēja forma, kas tika plaši izmantota radio sākuma dienās, ir pazīstama kā kristāla radio uztvērējs. To parasti sauc arī par kristāla komplektu.
Pats aizraujošākais šajā radio ir tas, ka tā darbībai nav nepieciešama ārēja jauda. Tas faktiski rada audio signālu, izmantojot radio signāla jaudu, kas tiek saņemts caur tās antenu.
Savu nosaukumu tas ieguvis no tā nozīmīgākā komponenta – kristāla detektora (punktveida kontakta diodes), kas sākotnēji tika ražots no tāda kristāliska materiāla kā galēna.
Vienkāršu kristāla radio, izmantojot punktkontakta germānija diode 1N34, var redzēt nākamajā diagrammā.
Lai iegūtu pilnu rakstu un shēmas aprakstu, varat skatīt šo ziņu:
Izveidojiet kristāla radio komplektu
