The projekty založené na mikrokontroléroch alebo iné projekty v oblasti elektroniky a elektrických zariadení sa navrhujú s použitím niektorých základných komponentov v oblasti elektrických a elektronických výrobkov, ktoré sa klasifikujú ako prvky. Prvky, ktoré akumulujú alebo rozptyľujú energiu nazývanú pasívne prvky, a prvky, ktoré poskytujú alebo dodávajú regulovanú energiu, sa nazývajú aktívne prvky. Medzi tieto základné prvky patrí elektrické rezistory Induktory, rôzne typy diód vrátane kryštálových diód, Gunnových diód, Peltierových diód, Zenerových diód, tunelových diód, varistorových diód atď. Transformátory, kondenzátory, polovodiče, tranzistory, tyristory, integrované obvody, Optoelektronické zariadenia , Vákuové trubice, senzory, memristory, prevodníky, detektory, antény atď. V tomto článku sa budeme zaoberať najčastejšie používanou zložkou Krištáľová dióda.

Krištáľová dióda

Germániová krištáľová dióda

Polovodičová dióda alebo prechodová dióda P-N je dvojkoncové zariadenie, ktoré umožňuje prúdiť prúd iba jedným smerom a blokuje tok prúdu iným smerom. Tieto dva terminály sú anóda a katóda. Ak je anódové napätie väčšie ako katódové, potom dióda začne viesť. Krištáľová dióda sa tiež nazýva dióda Cat-whisker alebo bodová kontaktná dióda alebo kryštály. Tieto diódy mikrovlnné a polovodičové zariadenia boli vyvinuté počas druhej svetovej vojny na použitie v USA mikrovlnné prijímače a detektory .

Krištáľový diódový obvod pracuje

Prevádzka kryštálovej diódy závisí od tlaku kontaktu medzi polovodičovým kryštálom a bodom. Skladá sa z dvoch častí - malého obdĺžnikového kryštálu kremíka typu N s jednou časťou a z drôtu z jemného berýlia, medi, bronzu a fosforu a volfrámu, ktorý sa nazýva drôt fúzov Cat, ktorý tlačí na kryštál a vytvára ďalší úsek. Na vytvorenie oblasti typu P okolo kryštálu sa z kremičitého fúzika privádza do kremíkového kryštálu veľký prúd počas výroby kryštalickej diódy alebo bodovej kontaktnej diódy. Preto sa vytvorí PN prechod a správa sa podobne ako normálny PN prechod.

Bodová kontaktná dióda

“aplikácia dolnopriepustného filtra ”

Ale vlastnosti krištáľovej diódy sa líšia od charakteristík prechodovej diódy PN. V stave predpätia je odpor bodovej kontaktnej diódy vysoký v porovnaní s bežnou prechodovou diódou PN. V stave reverzného skreslenia nie je v prípade bodovej kontaktnej diódy tok prúdu diódou taký nezávislý od napätia privádzaného na kryštál, ako je to v prípade spojovacej diódy. Kapacita medzi mačacím fúzom a kryštálom je menšia v porovnaní s kapacitou spojovacej diódy medzi oboma stranami diódy. Reaktancia na kapacitu je teda vysoká a pri vysokej frekvencii v obvode prúdi veľmi malý kapacitný prúd.

Schematický symbol krištáľovej diódy

Všeobecne vieme, že spojovacia dióda P-N alebo polovodičová dióda vedie, keď je anódové napätie väčšie ako katódové. Obvod je možné realizovať tromi spôsobmi: približný model, zjednodušený model a ideálny model. Obvod kryštálovej diódy fungujúci pre každý model je uvedený nižšie. Ak použijeme dopredné napätie Vf, potom sú charakteristiky diódy ako Vf vs If zobrazené na obrázku.

Približný model

Približný model obvodu kryštálovej diódy pozostáva zo sériovo zapojenej ideálnej diódy, dopredného odporu Rf a potenciálnej bariéry Vo. Aktuálna dióda musí prekonať potenciálnu bariéru Vo a vnútorný pokles VfRf. Pokles napätia sa objaví na dióde v dôsledku prúdu, ak preteká vnútorným odporom Rf.

Približný model

Dióda začne viesť, iba ak aplikované dopredné napätie Vf prekročí potenciálne bariérové napätie Vo.

Zjednodušený model

V tomto modeli sa vnútorný odpor Rf neberie do úvahy. Ekvivalentný obvod teda pozostáva iba z potenciálnej bariéry Vo. Na analýzu diódových obvodov sa tento model používa najčastejšie.

“čo je digitálny multimeter ”

Zjednodušený model

Ideálny model

V tomto modeli sa neuvažuje s vnútorným odporom Rf, ani s potenciálnou bariérou Vo. V skutočnosti prakticky neexistujú ideálne diódy a predpokladá sa, že existujú ideálne diódy na analýzu niektorých diódových obvodov.

Ideálny model

Aplikácie krištáľových diód

Tieto diódy sa používajú v mnohých aplikáciách, ako je krištáľový rádiový prijímač. V tomto článku je najčastejšie používaný krištáľ aplikácie diód ako je usmerňovač kryštálových diód a detektor krištáľových diód, sú uvedené nižšie.

Usmerňovač krištáľovej diódy

Nemecký fyzik Ferdinand Braun pri štúdiu charakteristík kryštálov vedúcich elektrinu a elektrolyty v roku 1874 objavil rektifikačný účinok v mieste kontaktu kovov a niektorých kryštalických materiálov. Keď neboli k dispozícii materiály s najvyššou čistotou, bol vyvinutý bodový kontaktný usmerňovač na báze sulfidu olovnatého.

Usmerňovač krištáľovej diódy

Kryštalická dióda sa môže použiť ako usmerňovač na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd. Pretože vedie iba jedným smerom a blokuje tok prúdu v opačnom smere, ako je to v prípade normálnej diódy, je možné ho použiť na návrh polvlnnej, úplnej a obvody mostového usmerňovača .

Detektor krištáľových diód

V 20. rokoch 20. storočia sa primárne používa v kryštálovom rádiu ako detektor signálu. Kryštalický povrch je v kontakte s jemnou kovovou sondou. Bodová kontaktná dióda teda dostala popisný názov ako a detektor mačacích fúzov . Sú zastarané a pozostávajú z tenkého zaostreného kovového drôtu pôsobiaceho ako anóda a polovodičového kryštálu pôsobiaceho ako katóda. Tento anódový tenký kovový drôt nazývaný ako drôt mačacích fúzov je stlačený na katódový kryštál. Tieto detektory krištáľových diód boli vyvinuté začiatkom 20. storočia a používali sa pri hľadaní horúceho bodu na televízore polovodičový materiál kryštálová katóda, ktorá je ručne nastavená pre najlepšiu detekciu rádiových vĺn.

Primárne boli vyvinuté pomocou minerálnych kryštálov galenit alebo kúsok uhlia v roku 1906, ale väčšina súčasných diód je vyvíjaná pomocou kremíka, selénu a germánia. Pretože táto dióda umožňuje tok prúdu iba v jednom smere, je jednosmerné napätie poskytované usmerneným nosným signálom pre pohon slúchadiel. V roku 1946 bola spoločnosť Sylvania priekopníkom v oblasti používania germánia po prvýkrát v komerčnej krištáľovej dióde 1N34.

Ručné nastavenie krištáľovej diódy

Najskôr je potrebné identifikovať citlivé miesto prehľadaním celého povrchu, ktorý sa vďaka svojej vibrácii môže čoskoro stratiť. Aby bol celý povrch citlivý a aby sa zabránilo prehľadávaniu citlivých miest, bol tento minerál nahradený polovodičom dopovaným N.

Vedec G. W. Pickard v roku 1906 zdokonalil toto zariadenie produkciou lokalizovanej oblasti typu P v polovodiči pomocou kontaktného kovového kontaktu. Aby bola elektricky a mechanicky stabilná, bola celá bodová kontaktná dióda zapuzdrená vo valcovom telese pripevnením kovového bodu na miesto. Aj keď existuje veľa diód, ako sú spojovacie diódy a moderné polovodiče, tieto kryštalické diódy sa stále používajú ako mikrovlnné frekvenčné detektory kvôli ich nízkej kapacite.

Dúfame, že po prečítaní tohto článku ste možno dostali krátku predstavu o kryštálovej dióde. Za každú technickú pomoc k tejto téme a tiež k téme elektrické a elektronické projekty , môžete zverejniť svoje nápady, komentáre a návrhy, aby ste povzbudili ostatných čitateľov k zlepšeniu svojich vedomostí.