ο έργα με βάση μικροελεγκτή ή άλλα ηλεκτρονικά και ηλεκτρικά έργα έχουν σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας ορισμένα βασικά εξαρτήματα σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά, τα οποία ταξινομούνται ως στοιχεία. Τα στοιχεία που αποθηκεύουν ή διαλύουν την ενέργεια που ονομάζονται παθητικά στοιχεία, και τα στοιχεία που παρέχουν ή τροφοδοτούν με ροή την ελεγχόμενη ενέργεια ονομάζονται ενεργά στοιχεία. Αυτά τα βασικά στοιχεία περιλαμβάνουν ηλεκτρικές αντιστάσεις , Πηνία, διαφορετικοί τύποι διόδων συμπεριλαμβανομένων των διόδων κρυστάλλου, των διόδων Gunn, των διόδων Peltier, των διόδων Zener, των διόδων σήραγγας, των διόδων Varactor κ.λπ. Μετασχηματιστές, πυκνωτές, ημιαγωγοί, τρανζίστορ, θυρίστορ, ολοκληρωμένα κυκλώματα, Οπτικοηλεκτρονικές συσκευές , Σωλήνες κενού, Αισθητήρες, Memristor, Μετατροπείς, Ανιχνευτές, Κεραίες και ούτω καθεξής. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε για τη συνιστώσα που χρησιμοποιείται πιο συχνά για τη δίοδο Crystal.
Κρυστάλλινη δίοδος
Δίοδος κρυστάλλου γερμανίου
Η δίοδος ημιαγωγού ή η δίοδος διακλάδωσης P-N είναι μια συσκευή δύο τερματικών που επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει μόνο σε μία κατεύθυνση και εμποδίζει τη ροή του ρεύματος σε άλλη κατεύθυνση. Αυτά τα δύο τερματικά είναι άνοδος και κάθοδος. Εάν η τάση ανόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση καθόδου, τότε η δίοδος ξεκινά την αγωγιμότητα. Η κρυσταλλική δίοδος ονομάζεται επίσης ως δίοδος γάτας-μουστάκι ή δίοδος επαφής σημείου ή κρύσταλλοι. Αυτές οι συσκευές ημιαγωγών μικροκυμάτων διόδων αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου για χρήση στο δέκτες και ανιχνευτές μικροκυμάτων .
Λειτουργία κυκλώματος διόδων κρυστάλλου
Η λειτουργία της κρυσταλλικής δίοδος εξαρτάται από την πίεση επαφής μεταξύ του κρυστάλλου ημιαγωγού και του σημείου. Αποτελείται από δύο τμήματα - έναν μικρό ορθογώνιο κρύσταλλο πυριτίου τύπου Ν με ένα τμήμα, και ένα λεπτό σύρμα από βαλύλιο, χαλκό, χάλκινο φωσφόρο και βολφράμιο που ονομάζεται σύρμα Cat Whisker που πιέζει τον κρύσταλλο για να σχηματίσει ένα άλλο τμήμα. Για να σχηματιστεί περιοχή τύπου Ρ γύρω από τον κρύσταλλο, ένα μεγάλο ρεύμα μεταφέρεται στον κρύσταλλο πυριτίου από το γαϊτανάκι κατά την κατασκευή της κρυσταλλικής δίοδος ή της διόδου επαφής σημείου. Ως εκ τούτου, σχηματίζεται μια σύνδεση PN και συμπεριφέρεται παρόμοια με την κανονική σύνδεση PN.
Δίοδος επαφής σημείου
Όμως, τα χαρακτηριστικά της δίοδος κρυστάλλου είναι διαφορετικά από τα χαρακτηριστικά της διόδου σύνδεσης PN. Στην κατάσταση εμπρόσθιας πόλωσης, η αντίσταση της διόδου επαφής σημείου είναι υψηλή σε σύγκριση με τη γενική δίοδο σύνδεσης PN. Στην κατάσταση αντίστροφης μεροληψίας, στην περίπτωση διόδου επαφής σημείου, η ροή ρεύματος μέσω της διόδου δεν είναι τόσο ανεξάρτητη από την τάση που εφαρμόζεται στον κρύσταλλο όσο και στην περίπτωση της διόδου σύνδεσης. Η χωρητικότητα μεταξύ της γάτας και του κρυστάλλου είναι μικρότερη σε σύγκριση με τη χωρητικότητα της διόδου σύνδεσης μεταξύ των δύο πλευρών της διόδου. Έτσι, η αντίδραση στην χωρητικότητα είναι υψηλή και σε υψηλή συχνότητα ένα πολύ μικρό χωρητικό ρεύμα ρέει στο κύκλωμα.
Σχηματικό σύμβολο της διόδου κρυστάλλου
Γενικά, γνωρίζουμε ότι η δίοδος διακλάδωσης Ρ-Ν ή η δίοδος ημιαγωγού διεξάγεται όταν η τάση ανόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση καθόδου. Το κύκλωμα μπορεί να πραγματοποιηθεί με τρεις τρόπους: κατά προσέγγιση μοντέλο, απλοποιημένο μοντέλο και ιδανικό μοντέλο. Το κύκλωμα κρυσταλλικής δίοδος που λειτουργεί για κάθε μοντέλο φαίνεται παρακάτω. Εάν εφαρμόσουμε μια τάση προς τα εμπρός Vf, τότε τα χαρακτηριστικά της θεώδους ως Vf vs If εμφανίζονται στο σχήμα.
Κατά προσέγγιση μοντέλο
Το κατά προσέγγιση μοντέλο του κυκλώματος διόδου κρυστάλλου αποτελείται από σειρές συνδεδεμένες ιδανικές διόδους, αντίσταση προς τα εμπρός Rf και πιθανό φράγμα Vo. Η πραγματική δίοδος πρέπει να ξεπεράσει το πιθανό φράγμα Vo και την εσωτερική πτώση VfRf. Η πτώση τάσης εμφανίζεται σε όλη τη δίοδο λόγω ρεύματος Εάν ρέει μέσω της εσωτερικής αντίστασης Rf.
Κατά προσέγγιση μοντέλο
Η δίοδος ξεκινά την αγωγή μόνο εάν η εφαρμοζόμενη τάση προς τα εμπρός Vf ξεπερνά την πιθανή τάση φραγμού Vo.
Απλοποιημένο μοντέλο
Σε αυτό το μοντέλο, η εσωτερική αντίσταση Rf δεν λαμβάνεται υπόψη. Ως εκ τούτου, το ισοδύναμο κύκλωμα αποτελείται από πιθανό φράγμα Vo μόνο. Για ανάλυση κυκλώματος διόδων, αυτό το μοντέλο χρησιμοποιείται πιο συχνά.
Απλοποιημένο μοντέλο
Ιδανικό μοντέλο
Σε αυτό το μοντέλο, τόσο η εσωτερική αντίσταση Rf όσο και το πιθανό φράγμα Vo δεν λαμβάνονται υπόψη. Στην πραγματικότητα, πρακτικά δεν υπάρχουν ιδανικές δίοδοι και θεωρείται ότι υπάρχουν ιδανικές δίοδοι για κάποια ανάλυση κυκλώματος διόδων.
Ιδανικό μοντέλο
Εφαρμογές Crystal Diode
Αυτές οι δίοδοι χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές όπως ο κρυσταλλικός δέκτης ραδιοφώνου. Σε αυτό το άρθρο, ο κρύσταλλος που χρησιμοποιείται πιο συχνά εφαρμογές διόδων όπως ο ανορθωτής κρυστάλλων διόδων και ο ανιχνευτής κρυστάλλων διόδων αναφέρονται παρακάτω.
Ανορθωτής κρυστάλλων διόδων
Ο Γερμανός φυσικός Ferdinand Braun, ενώ μελετούσε τα χαρακτηριστικά των κρυστάλλων που έδωσαν ηλεκτρισμό και ηλεκτρολύτες το 1874, ανακάλυψε το φαινόμενο διόρθωσης στο σημείο επαφής των μετάλλων και ορισμένων κρυσταλλικών υλικών. Όταν τα υλικά με την υψηλότερη καθαρότητα δεν ήταν διαθέσιμα, ο εφευρέτης σημείου επαφής με βάση το σουλφίδιο μολύβδου.
Ανορθωτής κρυστάλλων διόδων
Η κρυσταλλική δίοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανορθωτής για τη μετατροπή του AC σε DC. Δεδομένου ότι διεξάγει μόνο μία κατεύθυνση και εμποδίζει την τρέχουσα ροή στην αντίστροφη κατεύθυνση όπως παρόμοια με την κανονική δίοδο- μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό του μισού κύματος, του πλήρους κύματος κυκλώματα ανορθωτή γέφυρας .
Ανιχνευτής διόδων κρυστάλλου
Το 1900, χρησιμοποιείται κυρίως σε ένα κρυσταλλικό ραδιόφωνο ως ανιχνευτής σήματος. Η κρυσταλλική επιφάνεια έρχεται σε επαφή με τον λεπτό μεταλλικό καθετήρα. Έτσι, η δίοδος επαφής σημείου πήρε ένα περιγραφικό όνομα ως α ανιχνευτής γαϊδουριού . Αυτά είναι ξεπερασμένα και αποτελούνται από ένα λεπτό, ακονισμένο μεταλλικό σύρμα που ενεργεί ως άνοδος και ημιαγωγός κρύσταλλος που ενεργεί ως κάθοδος. Αυτό το σύρμα λεπτού μετάλλου ανόδου που ονομάζεται σύρμα τσίμπημα της γάτας πιέζεται πάνω στον κρύσταλλο καθόδου. Αυτοί οι ανιχνευτές κρυστάλλων διόδων αναπτύχθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1900 και χρησιμοποιήθηκαν για την εύρεση του καυτού σημείου στο υλικό ημιαγωγών κρυσταλλική κάθοδος που ρυθμίζεται χειροκίνητα για την καλύτερη ανίχνευση ραδιοκυμάτων.
Αυτά αναπτύχθηκαν κυρίως με τη χρήση ορυκτών κρυστάλλων galena ή ενός κομματιού άνθρακα το 1906, αλλά οι περισσότερες από τις πρόσφατες διόδους αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας πυρίτιο, σελήνιο και γερμάνιο. Καθώς αυτή η δίοδος επιτρέπει τη ροή ρεύματος μόνο σε μία κατεύθυνση, έτσι η τάση DC παρέχεται από το διορθωμένο σήμα φορέα για την οδήγηση ακουστικών. Το 1946, η Sylvania πρωτοστάτησε στη χρήση γερμανίου για πρώτη φορά στην εμπορική δίοδο κρυστάλλου 1N34.
Χειροκίνητη προσαρμογή της δίοδος κρυστάλλου
Πρώτα απ 'όλα, το ευαίσθητο σημείο πρέπει να προσδιοριστεί αναζητώντας ολόκληρη την επιφάνεια που μπορεί να χαθεί σύντομα λόγω της δόνησης της. Έτσι, για να γίνει ολόκληρη η επιφάνεια τόσο ευαίσθητη και για να αποφευχθεί η αναζήτηση ευαίσθητου σημείου, αυτό το ορυκτό αντικαταστάθηκε με ημιαγωγό Ν-ντόπινγκ.
Ο επιστήμονας G. W. Pickard το 1906 τελειοποίησε αυτήν τη συσκευή παράγοντας μια τοπική περιοχή τύπου Ρ εντός του ημιαγωγού χρησιμοποιώντας αιχμηρή μεταλλική επαφή. Για να γίνει σταθερά ηλεκτρικά και μηχανικά, η δίοδος επαφής ολόκληρου σημείου ενθυλακώθηκε σε ένα κυλινδρικό σώμα στερεώνοντας ένα μεταλλικό σημείο στη θέση του. Παρόλο που υπάρχουν πολλές δίοδοι όπως δίοδοι διασταύρωσης και σύγχρονοι ημιαγωγοί, ακόμα αυτές οι κρυσταλλικές δίοδοι χρησιμοποιούνται ως ανιχνευτές συχνότητας μικροκυμάτων λόγω της χαμηλής χωρητικότητάς τους.
Ελπίζουμε μετά την ανάγνωση αυτού του άρθρου να έχετε μια σύντομη ιδέα για την κρυσταλλική δίοδο. Για οποιαδήποτε τεχνική βοήθεια σε αυτό το θέμα και επίσης σχετικά ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα , μπορείτε να δημοσιεύσετε τις ιδέες, τα σχόλια και τις προτάσεις σας για να ενθαρρύνετε άλλους αναγνώστες να βελτιώσουν τις γνώσεις τους.
Φωτογραφικές μονάδες:
- Κρύσταλλο Δίοδος Germanium από κυκλική ημέρα
- Ανιχνευτής διόδων κρυστάλλου από ιστοχώρος ιστορίας
