V tomto článku se podrobně seznámíme s prvními bodovými kontaktními diodami a jejich moderními verzemi, kterými jsou germaniové diody.

Zde se dozvíme následující fakta:

Stručná historie bodových kontaktních diod
Konstrukce bodových kontaktních diod a moderních germánských diod
Výhody bodových kontaktních diod nebo germaniových diod
Aplikace germaniových diod

Stručná historie bodových kontaktních diod

Bodová kontaktní dioda je nejstarším typem vynalezené diody. Byl extrémně základní a postavený na krystalu materiálu patřícího k polovodiči, jako je galenit, zincit nebo karborundum. Dioda byla poprvé použita jako levný a účinný způsob detekce rádiových vln, protože měla „kočičí vous“.

Karl Ferdinand Braun poprvé demonstroval „asymetrické vedení“ elektrického proudu mezi krystalem a kovem v bodové kontaktní diodě v roce 1874.

V roce 1894 provedl Jagadish Bose první mikrovlnný výzkum pomocí krystalů jako detektorů rádiových vln. První krystalový detektor vynalezl Bose v roce 1901.

G. W. Pickard byl primárně zodpovědný za přeměnu krystalového detektoru na užitečné rádiové zařízení. Začal zkoumat prvky detektoru v roce 1902 a objevil tisíce sloučenin, které by mohly být použity k vytvoření usměrňovacích spojů.

Základní fyzikální vlastnosti těchto raných bodových kontaktních polovodičových přechodů nebyly v době jejich použití známy. Jejich další studium ve 30. a 40. letech 20. století vyústilo ve vytvoření současných polovodičových součástek.

“serial in serial out posuvný registr ”

Konstrukce bodové kontaktní diody

Jak je vidět na obrázku níže, ke kontaktu s krystalem byl použit drobný drátek podobný kočičímu vousu. Ten byl přednostně vyroben ze zlata, aby se zabránilo oxidaci.

Následně se objevily další typy detektorů, jako jsou drahé germaniové diody a nakonec drahé detekční trubice.

To vedlo k rozsáhlé implementaci bodového kontaktního kočičího vousu ve vysílacích bezdrátových rádiích během první světové války.

Ve srovnání s moderními polovodiči nebyla sada detektorů kočičích vousů nebo sada krystalů ani zdaleka přesná. 'Vous' musel být ručně umístěn na krystal a upevněn v určité poloze. Během pár hodin provozu by však jeho účinnost klesla a bylo potřeba určit novou polohu.

Ačkoli to mělo mnoho nevýhod, vous a krystal byly prvním polovodičem používaným v bezdrátových rádiích. V těch prvních letech bezdrátového připojení si to většina fandů mohla dovolit, bodové diody fungovaly docela dobře, ale nikdo nechápal, jak to funguje.

Germaniové diody (moderní bodové kontaktní diody)

Bodové diody jsou v dnešní době mnohem účinnější a spolehlivější. Jak je znázorněno na obrázku níže, jsou vyrobeny z čipu germania typu N, na kterém je vložen jemný wolframový nebo zlatý drát (nahrazující vousy).

Drát způsobí, že nějaký kov migruje do polovodiče, kde se dostane do kontaktu s germaniem. To slouží jako nečistota, která vytváří malou oblast typu P a vytváří PN přechod.

Vzhledem k malé velikosti PN přechodu není schopen tolerovat vysoké úrovně proudu. Nejvyšší by bylo typicky několik miliampérů. Zpětný proud bodové diody je větší než u typické křemíkové diody. Toto je další vlastnost zařízení.

Obvykle se tato hodnota může pohybovat od pěti do deseti mikroampérů. Tolerance zpětného napětí bodové diody je také nižší než u několika jiných křemíkových diod.

“měnič napětí na frekvenci pomocí časovače 555 ”

Maximální zpětné napětí, které může zařízení tolerovat, je často definováno jako špičkové inverzní napětí (PIV). Typická hodnota zpětného napětí pro jednu z těchto bodových diod je zhruba 70 voltů.

Výhody

Germaniová dioda, známá také jako bodová dioda, se v mnoha ohledech jeví jako základní, ale má několik výhod. První výhodou je jednoduchá výroba.

Bodová kontaktní dioda nevyžaduje techniky difúze nebo epitaxního růstu, které jsou normálně potřebné k vytvoření tradičnějšího PN přechodu.

Výrobci mohli snadno oddělit části germania typu N, umístit je a připojit k nim vodič v ideálním rektifikačním spoji. To je důvod, proč byly v počátečních obdobích polovodičové technologie tyto diody široce používány.

Snadné použití bodové diody je její další výhodou. Přechod má extrémně nízkou kapacitu kvůli své malé velikosti.

I když běžné běžné křemíkové diody jako 1N914 a 1N916 mají pouze hodnoty několika pikofaradů, bodové diody mají ještě nižší hodnoty. Tato vlastnost je činí velmi vhodnými pro radiofrekvenční aplikace.

“vybudovat variabilní napájecí zdroj ”

V neposlední řadě má germanium použité k výrobě bodové kontaktní diody za následek minimální pokles napětí v propustném směru, díky čemuž je ideální pro použití jako detektor. Dioda proto vyžaduje k vedení výrazně nižší napětí.

Na rozdíl od křemíkové diody, která pro zapnutí vyžaduje 0,6 voltu, je typické propustné napětí germaniové diody sotva 0,2 voltu.

Aplikace

Pokud jste fanda a rádi stavíte malé rádiové soupravy, pak můžete najít nejlepší uplatnění bodové kontaktní diody v krystalové sadě.

Nejzákladnější forma rádiového přijímače, která byla široce používána v počátcích rádia, je známá jako krystalový rádiový přijímač. Je také běžně známá jako křišťálová sada.

Nejzajímavější věcí na tomto rádiu je to, že k provozu nepotřebuje externí napájení. Ve skutečnosti vytváří zvukový signál pomocí výkonu rádiového signálu, který je přijímán přes jeho anténu.

Své jméno získala podle své nejvýznamnější součásti, krystalového detektoru (bodové kontaktní diody), který byl původně vyroben z krystalického materiálu, jako je galenit.

Jednoduché krystalové rádio využívající bodovou kontaktní germaniovou diodu 1N34 je vidět na následujícím schématu.