De op microcontroller gebaseerde projecten of andere elektronica en elektrische projecten zijn ontworpen met behulp van enkele basiscomponenten in elektrische en elektronica, die als elementen worden geclassificeerd. De elementen die energie opslaan of afvoeren die passieve elementen worden genoemd, en de elementen die een gecontroleerde energiestroom leveren of leveren, worden actieve elementen genoemd. Deze basiselementen omvatten elektrische weerstanden , Smoorspoelen, verschillende soorten diodes inclusief Kristaldiodes, Gunn-diodes, Peltier-diodes, Zenerdiodes, Tunneldiodes, Varactor-diodes, etc. Transformatoren, Condensatoren, Halfgeleiders, Transistors, Thyristors, Geïntegreerde schakelingen, Opto-elektronische apparaten , Vacuümbuizen, sensoren, memristor, transducers, detectoren, antennes en ga zo maar door. In dit artikel gaan we het hebben over de meest gebruikte component Crystal diode.
Kristallen diode
Germanium Kristaldiode
De halfgeleiderdiode of P-N-junctiediode is een apparaat met twee aansluitingen dat stroom alleen in één richting laat stromen en de stroom in een andere richting blokkeert. Deze twee terminals zijn anode en kathode. Als de anodespanning groter is dan de kathodespanning, begint de diode te geleiden. Kristaldiode wordt ook wel Cat's-whisker-diode of Point-contact-diode of Crystals genoemd. Deze microgolf-halfgeleider-diodes zijn ontwikkeld tijdens de Tweede Wereldoorlog om te worden gebruikt in de microgolfontvangers en detectoren
Crystal Diode Circuit werkt
De werking van de kristaldiode hangt af van de contactdruk tussen het halfgeleiderkristal en het punt. Het bestaat uit twee secties - een klein rechthoekig kristal van N-type silicium met één sectie, en een fijne beryllium-koper-, bronzen-fosfor- en wolfraamdraad genaamd Cat whisker-draad die tegen het kristal drukt om een andere sectie te vormen. Om een P-type gebied rond het kristal te vormen, wordt tijdens de fabricage van de kristaldiode of puntcontactdiode een grote stroom naar het siliciumkristal geleid vanaf de kattenbakkebaard. Daarom wordt een PN-overgang gevormd en deze gedraagt zich vergelijkbaar met een normale PN-overgang.
Puntcontactdiode
Maar de kenmerken van een kristaldiode verschillen van de kenmerken van de PN-junctiediode. In de toestand met voorwaartse voorspanning is de weerstand van de puntcontactdiode hoog in vergelijking met de algemene PN-junctiediode. In de omgekeerde voorspanningstoestand, in het geval van een puntcontactdiode, is de stroom van stroom door de diode niet zo onafhankelijk van de spanning die op het kristal wordt toegepast als in het geval van de junctiediode. De capaciteit tussen de kattenbakkebaard en het kristal is minder in vergelijking met de capaciteit van de junctiediode tussen beide zijden van de diode. De reactie op capaciteit is dus hoog en bij hoge frequentie vloeit er een zeer kleine capacitieve stroom in het circuit.
Schematisch symbool van Crystal Diode
In het algemeen weten we dat de PN-junctiediode of halfgeleiderdiode geleidt wanneer de anodespanning groter is dan de kathodespanning. Het circuit kan op drie manieren worden gerealiseerd: benaderend model, vereenvoudigd model en ideaal model. Het kristaldiodecircuit dat voor elk model werkt, wordt hieronder weergegeven. Als we een voorwaartse spanning Vf toepassen, worden de kenmerken van de periode als Vf vs If in de figuur getoond.
Model bij benadering
Het geschatte model van de kristaldiodecircuit bestaat uit in serie geschakelde ideale diode, voorwaartse weerstand Rf en potentiaalbarrière Vo. De eigenlijke diode moet de potentiële barrière Vo en interne daling VfRf overwinnen. De spanningsval verschijnt over de diode als gevolg van stroom If die door de interne weerstand Rf vloeit.
Model bij benadering
De diode begint alleen te geleiden als de aangelegde voorwaartse spanning Vf de potentiële barrièrespanning Vo overschrijdt.
Vereenvoudigd model
In dit model wordt geen rekening gehouden met de interne weerstand Rf. Daarom bestaat het equivalente circuit alleen uit potentiaalbarrière Vo. Voor analyse van diodecircuits wordt dit model het meest gebruikt.
Vereenvoudigd model
Ideaal model
In dit model worden zowel de interne weerstand Rf als de potentiaalbarrière Vo buiten beschouwing gelaten. In feite zijn er praktisch geen ideale diodes en wordt aangenomen dat er ideale diodes zijn voor enige diodecircuitanalyse.
Ideaal model
Crystal Diode-toepassingen
Deze diodes worden in veel toepassingen gebruikt, zoals kristalradio-ontvanger. In dit artikel het meest gebruikte kristal diode toepassingen zoals kristaldiode gelijkrichter en kristaldiode detector worden hieronder genoemd.
Crystal Diode gelijkrichter
De Duitse natuurkundige Ferdinand Braun bestudeerde in 1874 de eigenschappen van kristallen die elektriciteit en elektrolyten geleiden en ontdekte het rectificatie-effect op het contactpunt van de metalen en sommige kristallijne materialen. Wanneer materialen met de hoogste zuiverheid niet beschikbaar waren, de uitgevonden op loodsulfide gebaseerde puntcontactgelijkrichter.
Crystal Diode gelijkrichter
De kristaldiode kan worden gebruikt als gelijkrichter om de wisselstroom om te zetten in gelijkstroom. Omdat het slechts in één richting geleidt en de stroom in de omgekeerde richting blokkeert zoals vergelijkbaar met de normale diode, kan het worden gebruikt om de halve golf, volledige golf en bruggelijkrichterschakelingen
Kristaldiode-detector
In 1900 wordt het voornamelijk gebruikt in een kristalradioset als signaaldetector. Kristaloppervlak maakt contact met de fijne metalen sonde. Zo kreeg de puntcontactdiode een beschrijvende naam als een kat snorhaar detector Deze zijn verouderd en bestaan uit een dunne, geslepen metalen draad die als anode werkt en halfgeleiderkristal als kathode. Deze anode dunne metalen draad genoemd als de snorhaar draad van de kat wordt tegen het kathodekristal gedrukt. Deze kristaldiodedetectoren werden ontwikkeld in het begin van de 20e eeuw en werden gebruikt bij het vinden van de hotspot op de halfgeleidermateriaal kristalkathode die handmatig wordt aangepast voor de beste detectie van radiogolven.
Deze werden in 1906 voornamelijk ontwikkeld met behulp van minerale kristallen galena of een stuk steenkool, maar de meeste recente diodes worden ontwikkeld met silicium, selenium en germanium. Aangezien deze diode de stroom slechts in één richting laat stromen, wordt de gelijkspanning geleverd door het gelijkgerichte dragersignaal om de hoofdtelefoon aan te sturen. In 1946 was Sylvania voor het eerst een pionier in het gebruik van germanium in commerciële kristaldiode 1N34.
Handmatige aanpassing van Crystal Diode
Allereerst moet de gevoelige plek worden geïdentificeerd door het hele oppervlak te doorzoeken dat snel verloren kan gaan vanwege de trilling. Dus om het hele oppervlak zo gevoelig te maken en om zoeken naar een gevoelige plek te vermijden, werd dit mineraal vervangen door N-gedoteerde halfgeleider.
De wetenschapper G. W. Pickard perfectioneerde dit apparaat in 1906 door een gelokaliseerd P-type gebied binnen de halfgeleider te produceren met behulp van puntig metalen contact. Om het elektrisch en mechanisch stabiel te maken, werd de volledige puntcontactdiode ingekapseld in een cilindrisch lichaam door een metalen punt op zijn plaats te bevestigen. Hoewel er veel diodes zijn zoals junctiediodes en moderne halfgeleiders, worden deze kristaldiodes nog steeds gebruikt als microgolf frequentie detectoren vanwege hun lage capaciteit.
We hopen dat u na het lezen van dit artikel een kort idee heeft gekregen over de kristaldiode. Voor technische hulp over dit onderwerp en ook over elektrische en elektronische projecten kunt u uw ideeën, opmerkingen en suggesties plaatsen om andere lezers aan te moedigen hun kennis te verbeteren.
Fotocredits:
- Germanium Crystal Diode van circuit vandaag
- Crystal Diode Detector van geschiedeniswebsite
