mikrokontrolleripohjaiset projektit tai muut elektroniikka- ja sähköprojektit suunnitellaan käyttämällä joitain sähkö- ja elektroniikkakomponentteja, jotka luokitellaan elementeiksi. Elementit, jotka varastoivat tai haihduttavat energiaa, kutsutaan passiivisiksi elementeiksi, ja elementit, jotka tuottavat tai hallitsevat energiavirtaa, kutsutaan aktiivisiksi elementeiksi. Näitä peruselementtejä ovat sähkövastukset , Induktorit, erityyppisiä diodeja mukaan lukien kristallidiodit, Gunn-diodit, Peltier-diodit, Zener-diodit, tunnelidiodit, Varactor-diodit jne. Muuntajat, kondensaattorit, puolijohteet, transistorit, tyristorit, integroidut piirit, Optoelektroniset laitteet , Tyhjiöputket, anturit, Memristor, anturit, ilmaisimet, antennit ja niin edelleen. Tässä artikkelissa aiomme keskustella yleisimmin käytetystä komponenttikristallidiodista.
Kristallidiodi
Germanium-kristallidiodi
Puolijohdediodi tai P-N-liitosdiodi on kaksinapainen laite, joka sallii virran kulkemisen vain yhteen suuntaan ja estää virran virtauksen toiseen suuntaan. Nämä kaksi liitintä ovat anodi ja katodi. Jos anodijännite on suurempi kuin katodijännite, diodi alkaa johtaa. Kristallidiodia kutsutaan myös kissan viskidiodiksi tai pistekontaktidiodiksi tai kiteiksi. Nämä diodit mikroaaltopuolijohdelaitteet kehitettiin toisen maailmansodan aikana käytettäväksi mikroaaltovastaanottimet ja ilmaisimet .
Kristallidiodipiiri toimii
Kidiodiodin toiminta riippuu puolijohdekiteen ja pisteen välisestä kosketuspaineesta. Se koostuu kahdesta osasta - pienestä suorakulmaisesta N-tyypin piikiteestä, jossa on yksi osa, ja hienosta beryllium-kupari-, pronssi-fosfori- ja volframilangasta, jota kutsutaan kissan viiksilangaksi, joka puristuu kristallia vasten muodostaen toisen osan. P-tyypin alueen muodostamiseksi kiteen ympärille kissavirrasta johdetaan suuri virta piikiteelle kide- tai pistekontodiodin valmistuksen aikana. Näin ollen muodostuu PN-risteys ja se käyttäytyy samalla tavalla kuin normaali PN-risteys.
Pistekontaktidiodi
Kristallidiodin ominaisuudet eroavat kuitenkin PN-liitosdiodin ominaisuuksista. Eteenpäin suuntautuvassa esijännitetilassa pistekosketusdiodin vastus on korkea verrattuna yleiseen PN-liitosdiodiin. Käänteisessä esijännitetilanteessa pistekontodiodin tapauksessa virran virta diodin läpi ei ole yhtä riippumaton kiteelle kohdistetusta jännitteestä kuin liitosdiodin tapauksessa. Kissan viiksen ja kiteen välinen kapasitanssi on pienempi kuin liitosdiodin kapasitanssi diodin molemmin puolin. Täten reaktiokyky kapasitanssiin on suuri ja suurella taajuudella virtaa piireissä hyvin pieni kapasitiivinen virta.
Kaavamainen symboli kristallidiodista
Yleensä tiedämme, että P-N-liitosdiodi tai puolijohdediodi johtaa, kun anodijännite on suurempi kuin katodijännite. Piiri voidaan toteuttaa kolmella tavalla: likimääräinen malli, yksinkertaistettu malli ja ihanteellinen malli. Kullekin mallille toimiva kidediodipiiri on esitetty alla. Jos käytämme eteenpäin suuntautuvaa jännitettä Vf, tediodin ominaisuudet muodossa Vf vs If on esitetty kuvassa.
Arvioitu malli
Kristallidiodipiirin likimääräinen malli koostuu sarjaan kytketystä ihanteellisesta diodista, eteenpäin suuntautuvasta vastuksesta Rf ja potentiaalisesta estosta Vo. Todellisen diodin on voitettava mahdollinen este Vo ja sisäinen pudotus VfRf. Jännitehäviö näkyy diodin yli virran vuoksi, jos se virtaa sisäisen vastuksen Rf läpi.
Arvioitu malli
Diodi aloittaa johtamisen vain, jos käytetty lähtöjännite Vf ylittää potentiaalisen estojännitteen Vo.
Yksinkertaistettu malli
Tässä mallissa sisäistä vastusta Rf ei oteta huomioon. Näin ollen vastaava piiri koostuu vain potentiaalisesta esteestä Vo. Diodipiirianalyysiä varten tätä mallia käytetään useimmin.
Yksinkertaistettu malli
Ihanteellinen malli
Tässä mallissa sekä sisäistä vastusta Rf että potentiaalista estettä Vo ei oteta huomioon. Itse asiassa ihanteellisia diodeja ei käytännössä ole, ja oletetaan, että joillekin diodipiirianalyyseille on olemassa ihanteellisia diodeja.
Ihanteellinen malli
Kristallidiodisovellukset
Näitä diodeja käytetään monissa sovelluksissa, kuten kristalliradiovastaanottimessa. Tässä artikkelissa yleisimmin käytetty kide diodisovellukset kuten kristallidiodin tasasuuntaaja ja kristallidiodidetektori mainitaan alla.
Kristallidiodin tasasuuntaaja
Saksalainen fyysikko Ferdinand Braun tutki sähköä ja elektrolyyttejä johtavien kiteiden ominaisuuksia vuonna 1874 ja havaitsi korjausvaikutuksen metallien ja joidenkin kiteisten materiaalien kosketuskohdassa. Kun puhtainta materiaalia ei ollut saatavilla, keksitty lyijysulfidipohjainen pistekoskettimen tasasuuntaaja.
Kristallidiodin tasasuuntaaja
Kidiodiodia voidaan käyttää tasasuuntaajana vaihtamaan vaihtovirta tasavirraksi. Koska se johtaa vain yhteen suuntaan ja estää nykyisen virtauksen päinvastaisessa suunnassa kuin tavallinen diodi, sitä voidaan käyttää suunnittelemaan puoliaalto, täysi aalto ja sillan tasasuuntaajan piirit .
Kristallidiodidetektori
Vuonna 1900, sitä käytetään ensisijaisesti kristalliradiossa, joka on signaalin ilmaisin. Kristallipinta joutuu kosketuksiin metallihiukkasen kanssa. Siten pistekontodiodi sai kuvaavan nimen nimellä kissan viiksetunnistin . Ne ovat vanhentuneita ja koostuvat ohuesta, teroitetusta metallilangasta, joka toimii anodina, ja puolijohdekiteinä, jotka toimivat katodina. Tämä anodin ohut metallilanka, jota kutsutaan kissan viiksilangaksi, puristetaan katodikidettä vasten. Nämä kristallidiodidetektorit kehitettiin 1900-luvun alussa ja niitä käytettiin kuuman pisteen löytämiseen puolijohdemateriaali kristallikatodi, joka on manuaalisesti säädetty parhaan radioaaltotunnistuksen saavuttamiseksi.
Ne kehitettiin ensisijaisesti käyttämällä mineraalikiteitä galenaa tai hiiltä vuonna 1906, mutta suurinta osaa viimeaikaisista diodeista kehitetään käyttäen piitä, seleeniä ja germaniumia. Koska tämä diodi sallii virran kulkemisen vain yhteen suuntaan, tasasuuntaistettu kantoaaltosignaali tuottaa tasajännitteen kuulokkeisiin. Vuonna 1946 Sylvania aloitti germaniumin käytön ensimmäistä kertaa kaupallisessa kidiodissa 1N34.
Manuaalinen kristallidiodin säätö
Ensinnäkin herkkä kohta on tunnistettava etsimällä koko pinta, joka voi pian kadota värähtelynsä vuoksi. Joten, jotta koko pinta olisi herkkä ja vältettäisiin herkkän pisteen etsiminen, tämä mineraali korvattiin N-seostetulla puolijohteella.
Tutkija G. W. Pickard vuonna 1906 kehitti tätä laitetta tuottamalla paikallisen P-tyypin alueen puolijohteessa käyttäen terävää metallikontaktia. Jotta se olisi sähköisesti ja mekaanisesti vakaa, koko pistekosketusdiodi kapseloitiin sylinterimäiseen kappaleeseen kiinnittämällä metallipiste paikalleen. Vaikka on olemassa monia diodeja, kuten liitosdiodit ja modernit puolijohteet, silti näitä kidediodeja käytetään mikroaaltotaajuuden ilmaisimet johtuen niiden pienestä kapasitanssista.
Toivomme, että tämän artikkelin lukemisen jälkeen saatat saada lyhyen kuvan kristallidiodista. Saat teknistä apua tästä aiheesta ja myös sähköiset ja elektroniset projektit , voit lähettää ideoita, kommentteja ja ehdotuksia kannustaaksesi muita lukijoita parantamaan tietämystään.
Valokuvahyvitykset:
- Germanium-kristallidiodi tänään
- Kristallidiodidetektori historian verkkosivusto
