A mikrokontroller alapú projektek vagy más elektronikai és elektromos projekteket úgy terveznek, hogy az elektromos és elektronikai alapelemeket néhány elemnek minősítik. Azokat az elemeket, amelyek energiát tárolnak vagy oszlatnak el, passzív elemeknek nevezünk, és azokat az elemeket, amelyek energiát szolgáltatnak vagy szabályozottan irányítják az energiaáramlást, aktív elemeknek hívják. Ezek az alapvető elemek a következők: elektromos ellenállások , Induktivitások, különböző típusú diódák beleértve a kristálydiódákat, a Gunn-diódákat, a Peltier-diódákat, a Zener-diódákat, az alagút-diódákat, a Varactor-diódákat stb. Transzformátorok, kondenzátorok, félvezetők, tranzisztorok, tirisztorok, integrált áramkörök, Optoelektronikai eszközök , Vákuumcsövek, érzékelők, Memristor, átalakítók, detektorok, antennák és így tovább. Ebben a cikkben a leggyakrabban használt komponens Crystal diódáról fogunk tárgyalni.
Kristálydióda
Germánium kristálydióda
A félvezető dióda vagy a P-N elágazási dióda egy két terminálos eszköz, amely lehetővé teszi, hogy az áram csak az egyik irányban áramoljon, és a másik irányban blokkolja az áram áramlását. Ez a két terminál anód és katód. Ha az anódfeszültség nagyobb, mint a katódfeszültség, akkor a dióda megkezdi a vezetést. A kristálydiódát Cat's whisker diódának vagy Point-contact diódának vagy kristályoknak is nevezik. Ezeket a diódákat mikrohullámú félvezető eszközöket a második világháború idején fejlesztették ki, hogy azokat a mikrohullámú vevők és detektorok .
Működik a kristálydióda áramkör
A kristálydióda működése a félvezető kristály és a pont érintkezési nyomásától függ. Két részből áll - egy kis N-típusú szilícium négyszögletes kristályból, egy részből, és egy finom berillium-réz-, bronz-foszfor- és volfrámhuzalból, amelyet Cat bajuszhuzalnak neveznek, amely a kristályhoz nyomódva egy másik szakaszt alkot. A kristály körül P-típusú régió kialakításához a kristálydióda vagy a pontkontaktus-dióda gyártása során a macskabajszból nagy áram kerül a szilíciumkristályba. Így létrejön egy PN-csomópont, amely hasonlóan viselkedik, mint a normál PN-csomópont.
Pontkapcsolati dióda
De a kristálydióda jellemzői eltérnek a PN-csatlakozási dióda jellemzőitől. Előretekintés esetén a pontkontakt dióda ellenállása magas az általános PN-csatlakozási diódához képest. A fordított előfeszítési állapotban, pontkontaktus dióda esetén, a diódán átmenő áram áramlása nem annyira független a kristályra alkalmazott feszültségtől, mint az elágazási dióda esetén. A macskabajusz és a kristály közötti kapacitás kisebb a dióda mindkét oldala közötti csatlakozási dióda kapacitásához képest. Tehát a reaktivitás a kapacitásra nagy, és nagy frekvencián nagyon kis kapacitív áram folyik az áramkörben.
A kristálydióda sematikus szimbóluma
Általánosságban tudjuk, hogy a P-N elágazási dióda vagy félvezető dióda akkor vezet, ha az anódfeszültség nagyobb, mint a katódfeszültség. Az áramkör háromféleképpen valósítható meg: hozzávetőleges modell, egyszerűsített modell és ideális modell. Az egyes modelleknél működő kristálydióda áramkör az alábbiakban látható. Ha előremenő Vf feszültséget alkalmazunk, akkor az tfodióda Vf vs If jellemzőit az ábra mutatja.
Hozzávetőleges modell
A kristálydióda áramkör hozzávetőleges modellje egy sorba kapcsolt ideális diódából, az Rf előremenő ellenállásból és a Vo potenciális sorompóból áll. A tényleges diódának le kell győznie a potenciális Vo korlátot és a belső VfRf csökkenést. A feszültségesés a diódán az Rf belső ellenálláson keresztül áramló áram hatására jelenik meg.
Hozzávetőleges modell
A dióda csak akkor kezdi meg a vezetést, ha az alkalmazott Vf előrefeszültség meghaladja a Vo potenciális korlátot.
Egyszerűsített modell
Ebben a modellben az Rf belső ellenállást nem vesszük figyelembe. Ennélfogva az egyenértékű áramkör csak a potenciális Vo korlátból áll. A dióda áramkör elemzéséhez ezt a modellt használják leggyakrabban.
Egyszerűsített modell
Ideális modell
Ebben a modellben mind az Rf belső ellenállást, mind a Vo korlátot nem veszik figyelembe. Valójában gyakorlatilag nincsenek ideális diódák, és feltételezzük, hogy vannak ideális diódák egyes diódás áramkörök elemzéséhez.
Ideális modell
Kristálydióda alkalmazások
Ezeket a diódákat számos alkalmazásban használják, mint például a kristály rádióvevő. Ebben a cikkben a leggyakrabban használt kristály dióda alkalmazások mint például a kristálydióda-egyenirányító és a kristálydióda-detektor az alábbiakban szerepel.
Kristálydióda egyenirányító
Ferdinand Braun német fizikus, miközben 1874-ben tanulmányozta az elektromosságot és az elektrolitokat vezető kristályok jellemzőit, felfedezte a rektifikáló hatást a fémek és néhány kristályos anyag érintkezési pontján. Amikor a legnagyobb tisztaságú anyagok nem voltak elérhetők, a találmány szerinti ólom-szulfid alapú pont-érintkező egyenirányító.
Kristálydióda egyenirányító
A kristálydióda egyenirányítóként használható az AC váltakozására DC-vé. Mivel csak egy irányban vezet, és ellentétes irányban blokkolja az áram áramlását, hasonlóan a normál diódához - felhasználható a félhullám, a teljes hullám és a híd egyenirányító áramkörök .
Kristálydióda detektor
Az 1900-as években elsősorban kristályrádióban alkalmazzák jelérzékelőként. A kristály felület érintkezik a finom fém szondával. Így a pontkontaktus dióda leíró nevet kapott a néven macska bajusz detektor . Ezek elavultak, és vékony, kihegyezett fémdrótból állnak, amelyek anódként működnek, és félvezető kristályokból, amelyek katódként működnek. Ezt az anódos vékony fémhuzalt, amelyet a macska pofaszakaszának hívnak, a katódkristályhoz nyomják. Ezeket a kristálydióda detektorokat az 1900-as évek elején fejlesztették ki és használták a forró pont megtalálásához félvezető anyag kristály katód, amelyet kézzel állítanak be a legjobb rádióhullám-detektálás érdekében.
Ezeket elsősorban galena ásványi kristályok vagy egy darab szén felhasználásával fejlesztették ki 1906-ban, de a legújabb diódák nagy részét szilícium, szelén és germánium felhasználásával fejlesztették ki. Mivel ez a dióda az áramot csak egy irányban engedi meg, így az egyenfeszültséget az egyenirányított vivőjel biztosítja a fejhallgató meghajtására. 1946-ban Sylvania úttörő szerepet játszott a germánium használatában az 1N34 kereskedelmi kristálydiódában.
A kristálydióda kézi beállítása
Először is, az érzékeny foltot a teljes felület átkutatásával kell azonosítani, amely rezgése miatt hamar elveszhet. Tehát annak érdekében, hogy az egész felület annyira érzékeny legyen és elkerüljék az érzékeny foltok keresését, ezt az ásványi anyagot N-adalékolt félvezetővel helyettesítették.
G. W. Pickard tudós 1906-ban tökéletesítette ezt az eszközt egy lokalizált P-típusú régió előállításával a félvezetőben hegyes fémkontaktus segítségével. Elektromosan és mechanikailag stabilvá tétele érdekében egy teljes érintkezési diódát egy hengeres testbe kapszuláztunk egy fémpont rögzítésével. Annak ellenére, hogy sok dióda létezik, például csatlakozási diódák és modern félvezetők, ezeket a kristálydiódákat mégis mikrohullámú frekvencia érzékelők alacsony kapacitásuk miatt.
Reméljük, hogy a cikk elolvasása után rövid elképzelést kaphat a kristálydiódáról. Bármilyen technikai segítségért ebben a témában, és kb elektromos és elektronikus projektek , elküldheti ötleteit, észrevételeit és javaslatait, hogy ösztönözze a többi olvasót ismereteik bővítésére.
Fotók:
- Germánium kristálydióda ma
- Kristálydióda detektor előzménywebhely
