Plik projekty oparte na mikrokontrolerach lub inne projekty elektroniczne i elektryczne są projektowane przy użyciu podstawowych komponentów elektrycznych i elektronicznych, które są klasyfikowane jako elementy. Elementy, które przechowują lub rozpraszają energię, zwane elementami pasywnymi, oraz elementy, które zapewniają lub dostarczają kontrolowany przepływ energii, nazywane są elementami aktywnymi. Te podstawowe elementy obejmują Rezystory elektryczne , Cewki, różne typy diod w tym diody kryształowe, diody Gunna, diody Peltiera, diody Zenera, diody tunelowe, diody waraktorowe itp. Transformatory, kondensatory, półprzewodniki, tranzystory, tyrystory, układy scalone, Urządzenia optoelektroniczne , Lampy próżniowe, czujniki, membrany, przetworniki, detektory, anteny i tak dalej. W tym artykule omówimy najczęściej używaną składową diodę kryształową.
Dioda krystaliczna
Dioda kryształu germanu
Dioda półprzewodnikowa lub dioda złączowa P-N to urządzenie z dwoma zaciskami, które umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku i blokuje przepływ prądu w innym kierunku. Te dwa zaciski to anoda i katoda. Jeśli napięcie anody jest większe niż napięcie katody, dioda zaczyna przewodzić. Dioda krystaliczna jest również nazywana diodą Cat's-wąsy lub diodą punktową lub diodą krystaliczną. Te diody mikrofalowe urządzenia półprzewodnikowe zostały opracowane podczas II wojny światowej do użytku w odbiorniki i detektory mikrofalowe .
Praca obwodu diody krystalicznej
Działanie diody krystalicznej zależy od ciśnienia styku między kryształem półprzewodnika a punktem. Składa się z dwóch części - małego prostokątnego kryształu krzemu typu N z jedną sekcją oraz drobnego drutu berylowo-miedzianego, brązowo-fosforowego i wolframowego zwanego drutem Cat wąsów, który naciska na kryształ, tworząc inną sekcję. Aby utworzyć obszar typu P wokół kryształu, podczas wytwarzania diody krystalicznej lub diody stykowej do kryształu krzemu przepływa z wąsów kota duży prąd. W związku z tym powstaje złącze PN, które zachowuje się podobnie do normalnego złącza PN.
Punktowa dioda kontaktowa
Ale charakterystyka diody krystalicznej różni się od charakterystyki diody złączowej PN. W stanie polaryzacji do przodu rezystancja diody styku punktowego jest wysoka w porównaniu z ogólną diodą złączową PN. W przypadku odwróconej polaryzacji, w przypadku diody stykowej, przepływ prądu przez diodę nie jest tak niezależny od napięcia przyłożonego do kryształu, jak w przypadku diody złączowej. Pojemność między wąsem kota a kryształem jest mniejsza w porównaniu z pojemnością diody złączowej między obiema stronami diody. Zatem reaktancja na skutek pojemności jest wysoka, a przy wysokiej częstotliwości w obwodzie płynie bardzo mały prąd pojemnościowy.
Schematyczny symbol diody krystalicznej
Generalnie wiemy, że dioda złączowa P-N lub dioda półprzewodnikowa przewodzi, gdy napięcie anodowe jest większe niż napięcie katody. Obwód można zrealizować na trzy sposoby: model przybliżony, model uproszczony i model idealny. Poniżej pokazano obwód diody krystalicznej działającej dla każdego modelu. Jeśli zastosujemy napięcie przewodzenia Vf, to na rysunku pokazano charakterystykę diody jako Vf vs If.
Przybliżony model
Przybliżony model obwodu diody krystalicznej składa się z połączonych szeregowo idealnej diody, rezystancji przewodzenia Rf i bariery potencjału Vo. Właściwa dioda musi pokonać barierę potencjału Vo i wewnętrzny spadek VfRf. Spadek napięcia pojawia się na diodzie z powodu prądu przepływającego przez wewnętrzny opór Rf.
Przybliżony model
Dioda zaczyna przewodzić tylko wtedy, gdy przyłożone napięcie przewodzenia Vf przewyższa potencjalne napięcie bariery Vo.
Uproszczony model
W tym modelu opór wewnętrzny Rf nie jest brany pod uwagę. W związku z tym obwód zastępczy składa się tylko z bariery potencjału Vo. Ten model jest najczęściej używany do analizy obwodów diodowych.
Uproszczony model
Idealny model
W tym modelu nie uwzględnia się zarówno oporu wewnętrznego Rf, jak i bariery potencjału Vo. W rzeczywistości praktycznie nie ma idealnych diod i zakłada się, że istnieją idealne diody do analizy niektórych obwodów diodowych.
Idealny model
Zastosowania diod krystalicznych
Diody te są używane w wielu zastosowaniach, takich jak kryształowe odbiorniki radiowe. W tym artykule najczęściej używany kryształ aplikacje diodowe takie jak prostownik z diodą krystaliczną i detektor diody krystalicznej są wymienione poniżej.
Prostownik diodowy kryształowy
Niemiecki fizyk Ferdinand Braun badając charakterystykę kryształów przewodzących prąd i elektrolity w 1874 roku, odkrył efekt rektyfikacji na styku metali i niektórych materiałów krystalicznych. Gdy materiały o najwyższej czystości były niedostępne, wynaleziono prostownik punktowy na bazie siarczku ołowiu.
Prostownik diodowy kryształowy
Dioda krystaliczna może służyć jako prostownik do konwersji prądu przemiennego na prąd stały. Ponieważ przewodzi tylko w jednym kierunku i blokuje przepływ prądu w kierunku odwrotnym, podobnie jak normalna dioda - można ją wykorzystać do projektowania półfal, pełnej fali i mostkowe obwody prostownicze .
Detektor diod krystalicznych
W 1900 roku był używany głównie w zestawie radia kryształkowego jako detektor sygnału. Powierzchnia kryształu styka się z cienką metalową sondą. Tak więc dioda kontaktowa otrzymała opisową nazwę jako a wykrywacz wąsów kota . Są przestarzałe i składają się z cienkiego, zaostrzonego drutu metalowego działającego jako anoda i kryształu półprzewodnika działającego jako katoda. Ten cienki metalowy drut anody zwany drutem z wąsów kota jest dociskany do kryształu katody. Te detektory z diodami kryształowymi zostały opracowane na początku XX wieku i używane do znajdowania gorących punktów w materiał półprzewodnikowy kryształowa katoda, która jest ręcznie regulowana w celu najlepszego wykrywania fal radiowych.
Zostały one opracowane głównie przy użyciu kryształów mineralnych galeny lub kawałka węgla w 1906 r., Ale większość najnowszych diod jest opracowywana przy użyciu krzemu, selenu i germanu. Ponieważ dioda ta umożliwia przepływ prądu tylko w jednym kierunku, więc napięcie stałe jest dostarczane przez wyprostowany sygnał nośny do sterowania słuchawkami. W 1946 roku Sylvania po raz pierwszy zastosowała german w komercyjnej diodzie krystalicznej 1N34.
Ręczna regulacja diody kryształowej
Przede wszystkim wrażliwe miejsce należy zidentyfikować, przeszukując całą powierzchnię, która może zostać wkrótce utracona z powodu wibracji. Tak więc, aby cała powierzchnia była wrażliwa i aby uniknąć szukania wrażliwych miejsc, minerał ten został zastąpiony półprzewodnikiem z domieszką azotu.
Naukowiec G. W. Pickard w 1906 r. Udoskonalił to urządzenie, wytwarzając zlokalizowany obszar typu P w półprzewodniku za pomocą spiczastego metalowego styku. Aby zapewnić stabilność elektryczną i mechaniczną, cała dioda styków punktowych została zamknięta w cylindrycznym korpusie poprzez zamocowanie metalowego ostrza na miejscu. Chociaż istnieje wiele diod, takich jak diody złączowe i nowoczesne półprzewodniki, nadal te diody kryształowe są używane jako mikrofalowe detektory częstotliwości ze względu na ich małą pojemność.
Mamy nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu możesz mieć krótkie pojęcie o diodzie kryształowej. Aby uzyskać pomoc techniczną na ten temat, a także na temat projekty elektryczne i elektroniczne możesz zamieścić swoje pomysły, komentarze i sugestie, aby zachęcić innych czytelników do pogłębienia swojej wiedzy.
Kredyty fotograficzne:
- Dioda kryształu germanu wg obwód dziś
- Detektor diod kryształowych wg historia
