The projekty založené na mikrokontrolérech nebo jiné projekty elektroniky a elektrotechniky jsou navrženy s použitím některých základních komponent v elektrotechnice a elektronice, které jsou klasifikovány jako prvky. Prvky, které ukládají nebo rozptylují energii nazývanou pasivní prvky, a prvky, které zajišťují nebo zajišťují tok regulované energie, se nazývají aktivní prvky. Mezi tyto základní prvky patří elektrické rezistory Induktory, různé typy diod včetně krystalických diod, Gunnových diod, Peltierových diod, Zenerových diod, tunelových diod, varistorových diod atd. Transformátory, kondenzátory, polovodiče, tranzistory, tyristory, integrované obvody, Optoelektronická zařízení , Vakuové trubice, senzory, memristory, převodníky, detektory, antény atd. V tomto článku budeme diskutovat o nejčastěji používané komponentní krystalové diodě.
Křišťálová dioda
Germaniová krystalová dioda
Polovodičová dioda nebo přechodová dioda P-N je dvousvorkové zařízení, které umožňuje proudění proudu pouze v jednom směru a blokuje tok proudu v jiném směru. Tyto dva terminály jsou anoda a katoda. Pokud je napětí na anodě vyšší než napětí na katodě, začne dioda vést. Krystalová dioda se také nazývá dioda Cat's-whisker nebo Point-contact diode nebo Crystals. Tyto diody mikrovlnné polovodičové součástky byly vyvinuty během druhé světové války pro použití v USA mikrovlnné přijímače a detektory .
Obvod krystalové diody pracuje
Provoz krystalové diody závisí na tlaku kontaktu mezi polovodičovým krystalem a bodem. Skládá se ze dvou částí - malého obdélníkového krystalu křemíku typu N s jednou částí a jemného drátu z berylia, mědi, bronzu a fosforu a wolframu, nazývaného jako Catův vouskový drát, který tlačí na krystal a vytváří další část. K vytvoření oblasti typu P kolem krystalu je během výroby krystalové diody nebo diody s kontaktním bodem veden velký proud do křemíkového krystalu z kočičího vousu. Proto se vytvoří spojení PN a chová se podobně jako normální spojení PN.
Bodová kontaktní dioda
Vlastnosti krystalové diody se ale liší od charakteristik přechodové diody PN. Ve stavu předpětí je odpor bodové kontaktní diody vysoký ve srovnání s obecnou diodou PN-junction. Ve stavu obráceného zkreslení není v případě bodové kontaktní diody tok proudu diodou tak nezávislý na napětí přivedeném na krystal, jako je tomu v případě spojovací diody. Kapacita mezi kočičí vouskou a krystalem je menší ve srovnání s kapacitní křižovatkovou diodou mezi oběma stranami diody. Reaktance na kapacitu je tedy vysoká a při vysoké frekvenci v obvodu proudí velmi malý kapacitní proud.
Schematický symbol krystalové diody
Obecně víme, že spojovací dioda P-N nebo polovodičová dioda vede, když je anodové napětí větší než katodové napětí. Obvod lze realizovat třemi způsoby: přibližný model, zjednodušený model a ideální model. Obvod krystalové diody fungující pro každý model je uveden níže. Pokud použijeme dopředné napětí Vf, pak jsou charakteristiky diody jako Vf vs If zobrazeny na obrázku.
Přibližný model
Přibližný model obvodu krystalové diody se skládá ze sériově zapojené ideální diody, dopředného odporu Rf a potenciální bariéry Vo. Skutečná dioda musí překonat potenciální bariéru Vo a vnitřní pokles VfRf. Pokles napětí se objeví na diodě v důsledku proudu Pokud protéká vnitřním odporem Rf.
Přibližný model
Dioda zahájí vedení, pouze pokud aplikované dopředné napětí Vf překročí potenciální bariérové napětí Vo.
Zjednodušený model
V tomto modelu není uvažován vnitřní odpor Rf. Ekvivalentní obvod tedy sestává pouze z potenciální bariéry Vo. Pro analýzu diodových obvodů se tento model používá nejčastěji.
Zjednodušený model
Ideální model
V tomto modelu není uvažován vnitřní odpor Rf ani potenciální bariéra Vo. Ve skutečnosti prakticky neexistují žádné ideální diody a předpokládá se, že existují ideální diody pro analýzu diodových obvodů.
Ideální model
Aplikace Crystal Diode
Tyto diody se používají v mnoha aplikacích, jako je krystalový rádiový přijímač. V tomto článku nejčastěji používaný krystal diodové aplikace jako je usměrňovač krystalové diody a detektor krystalové diody jsou uvedeny níže.
Usměrňovač krystalové diody
Německý fyzik Ferdinand Braun při studiu charakteristik krystalů vedoucích elektřinu a elektrolyty v roce 1874 objevil rektifikační účinek v místě styku kovů a některých krystalických materiálů. Když nebyly k dispozici materiály o nejvyšší čistotě, vynalezl bodový kontaktní usměrňovač na bázi sulfidu olovnatého.
Usměrňovač krystalové diody
Krystalovou diodu lze použít jako usměrňovač pro převod střídavého proudu na stejnosměrný. Protože vede pouze v jednom směru a blokuje tok proudu v opačném směru, podobně jako normální dioda - lze jej použít k návrhu půlvlny, plné vlny a obvody usměrňovacího můstku .
Detektor krystalové diody
V 20. letech 20. století se používá především v krystalovém rádiu jako detektor signálu. Krystalický povrch je v kontaktu s jemnou kovovou sondou. Bodová kontaktní dioda tedy dostala popisný název jako a detektor kočičích vousů . Jsou zastaralé a sestávají z tenkého naostřeného kovového drátu působícího jako anoda a polovodičového krystalu působícího jako katoda. Tento anodový tenký kovový drát nazývaný jako drát kočičího vousu je přitlačen na krystal katody. Tyto detektory krystalové diody byly vyvinuty na počátku 20. století a byly použity při hledání horkého místa na polovodičový materiál krystalická katoda, která je ručně nastavena pro nejlepší detekci rádiových vln.
Ty byly primárně vyvinuty pomocí minerálních krystalů galenit nebo kousek uhlí v roce 1906, ale většina nedávných diod se vyvíjí pomocí křemíku, selenu a germania. Protože tato dioda umožňuje tok proudu pouze v jednom směru, je stejnosměrné napětí poskytováno usměrněným nosným signálem pro řízení sluchátek. V roce 1946 Sylvania propagoval použití germania poprvé v komerční krystalové diodě 1N34.
Ruční nastavení křišťálové diody
Nejprve je třeba identifikovat citlivé místo prohledáním celého povrchu, který se díky své vibraci brzy ztratí. Aby byl celý povrch citlivý a aby se zabránilo prohledávání citlivých míst, byl tento minerál nahrazen polovodičem dopovaným N.
Vědec G. W. Pickard v roce 1906 zdokonalil toto zařízení produkcí lokalizované oblasti typu P v polovodiči pomocí špičatého kovového kontaktu. Aby byla elektricky a mechanicky stabilní, byla celá bodová dioda zapouzdřena ve válcovém tělese připevněním kovového bodu na místo. I když existuje mnoho diod, jako jsou spojovací diody a moderní polovodiče, stále se tyto krystalové diody používají jako detektory mikrovlnné frekvence kvůli jejich nízké kapacitě.
Doufáme, že po přečtení tohoto článku získáte krátkou představu o krystalové diodě. Pro jakoukoli technickou pomoc k tomuto tématu a také o elektrické a elektronické projekty , můžete zveřejnit své nápady, komentáře a návrhy, které povzbudí ostatní čtenáře, aby zlepšili své znalosti.
Fotografické kredity:
- Germaniová krystalová dioda od obvod dnes
- Detektor krystalové diody od web historie
