Funcționarea și aplicațiile circuitului cu diode de cristal

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





proiecte bazate pe microcontroler sau alte proiecte electronice și electrice sunt proiectate prin utilizarea unor componente de bază în electricitate și electronică, care sunt clasificate ca elemente. Elementele care stochează sau disipă energia numite elemente pasive, precum și elementele care furnizează sau furnizează un flux de energie controlată sunt numite elemente active. Aceste elemente de bază includ Rezistoare electrice , Inductori, diferite tipuri de diode inclusiv diode de cristal, diode Gunn, diode Peltier, diode Zener, diode tunel, diode Varactor etc. Transformatoare, condensatoare, semiconductoare, tranzistoare, tiristoare, circuite integrate, Dispozitive optoelectronice , Tuburi de vid, senzori, memori, traductoare, detectoare, antene și așa mai departe. În acest articol, vom discuta despre cea mai frecvent utilizată componentă a diodei de cristal.

Dioda de cristal

Diodă de cristal de germaniu

Diodă de cristal de germaniu



Dioda semiconductoare sau dioda de joncțiune P-N este un dispozitiv cu două terminale care permite curentului să curgă numai într-o direcție și blochează curgerea curentului în altă direcție. Aceste două terminale sunt anod și catod. Dacă tensiunea anodică este mai mare decât cea a catodului, atunci dioda începe conducerea. Dioda de cristal este, de asemenea, denumită ca diodă de mustărie Cat sau diodă de contact punct sau cristale Aceste diode cu microunde-dispozitive semiconductoare au fost dezvoltate în timpul celui de-al doilea război mondial pentru a fi utilizate în receptoare și detectoare de microunde .


Circuitul diodei de cristal funcționează

Funcționarea diodei cristalului depinde de presiunea de contact dintre cristalul semiconductor și punctul. Se compune din două secțiuni: un mic cristal dreptunghiular de siliciu de tip N cu o singură secțiune și un fir fin de beriliu-cupru, bronz-fosfor și tungsten numit sârmă de mustață Cat care se apasă de cristal pentru a forma o altă secțiune. Pentru a forma o regiune de tip P în jurul cristalului, un curent mare este trecut la cristalul de siliciu de la mustața pisicii în timpul fabricării diodei de cristal sau a diodei de contact punct. Prin urmare, se formează o joncțiune PN și se comportă similar cu joncțiunea PN normală.



Diodă de contact punctuală

Diodă de contact punctuală

Dar, caracteristicile diodei cristaline sunt diferite de caracteristicile diodei de joncțiune PN. În condiția de polarizare directă, rezistența diodei de contact punctuală este mare în comparație cu dioda de joncțiune PN generală. În condiția de polarizare inversă, în cazul diodei de contact punctuale, fluxul de curent prin diodă nu este la fel de independent de tensiunea aplicată cristalului ca și în cazul diodei de joncțiune. Capacitatea dintre mustața de pisică și cristal este mai mică în comparație cu capacitatea diodei de joncțiune între ambele părți ale diodei. Astfel, reactanța la capacitate este mare și la frecvență înaltă curge un circuit capacitiv foarte mic în circuit.

Simbol schematic al diodei de cristal

Simbol schematic al diodei de cristal

În general, știm că dioda de joncțiune P-N sau dioda semiconductoare conduce atunci când tensiunea anodică este mai mare decât tensiunea catodului. Circuitul poate fi realizat în trei moduri: model aproximativ, model simplificat și model ideal. Circuitul diodei de cristal care funcționează pentru fiecare model este prezentat mai jos. Dacă aplicăm o tensiune directă Vf, atunci caracteristicile tediodei ca Vf vs Dacă sunt prezentate în figură.

Modelul aproximativ

Modelul aproximativ al circuitului cu diode cristaline constă din diode ideale conectate în serie, rezistență directă Rf și bariera potențială Vo. Dioda reală trebuie să depășească bariera potențială Vo și căderea internă VfRf. Căderea de tensiune apare pe diodă din cauza curentului Dacă curge prin rezistența internă Rf.


Modelul aproximativ

Modelul aproximativ

Dioda începe conducerea numai dacă tensiunea înainte aplicată Vf depășește tensiunea de barieră potențială Vo.

Model simplificat

În acest model, rezistența internă Rf nu este luată în considerare. Prin urmare, circuitul echivalent constă numai din bariera potențială Vo. Pentru analiza circuitelor cu diode, acest model este cel mai frecvent utilizat.

Model simplificat

Model simplificat

Model ideal

În acest model, atât rezistența internă Rf, cât și bariera potențială Vo nu sunt luate în considerare. De fapt, practic nu există diode ideale și se presupune că există diode ideale pentru unele analize ale circuitului diodelor.

Model ideal

Model ideal

Aplicații cu diode de cristal

Aceste diode sunt utilizate în multe aplicații, cum ar fi receptorul radio cu cristale. În acest articol, cel mai frecvent utilizat cristal aplicații cu diode cum ar fi redresoarele cu diode de cristal și detectorul cu diode de cristal sunt menționate mai jos.

Redresor cu diode de cristal

Fizicianul german Ferdinand Braun, în timp ce studia caracteristicile cristalelor care conduc electricitatea și electroliții în 1874, a descoperit efectul de rectificare la punctul de contact al metalelor și al unor materiale cristaline. Când materialele cu cea mai mare puritate nu erau disponibile, redresorul de contact pe bază de sulfură de plumb inventat.

Redresor cu diode de cristal

Redresor cu diode de cristal

Dioda cristalină poate fi utilizată ca redresor pentru a converti AC în DC. Deoarece conduce doar într-o singură direcție și blochează fluxul de curent în direcția inversă ca fiind similar cu dioda normală - poate fi folosit pentru a proiecta semionda, undă completă și circuite redresoare pod .

Detector de diode de cristal

În anii 1900, este utilizat în principal într-un aparat de radio cu cristale ca detector de semnal. Suprafața cristalină intră în contact cu sonda metalică fină. Astfel, dioda de contact punctual a primit un nume descriptiv ca detector de mustăți de pisici . Acestea sunt învechite și constau dintr-un fir metalic subțire, ascuțit, care acționează ca un anod și un cristal semiconductor care acționează ca catod. Acest fir metalic subțire anodic numit firul de mustață al pisicii este apăsat pe cristalul catodic. Aceste detectoare de diode de cristal au fost dezvoltate la începutul anilor 1900 și utilizate pentru găsirea punctului fierbinte pe material semiconductor catod de cristal care este reglat manual pentru cea mai bună detectare a undelor radio.

Acestea au fost dezvoltate în principal folosind cristale minerale galena sau o bucată de cărbune în 1906, dar majoritatea diodelor recente sunt dezvoltate folosind siliciu, seleniu și germaniu. Deoarece această diodă permite curgerea curentului doar într-o singură direcție, tensiunea continuă este asigurată de semnalul purtător rectificat pentru a conduce căștile. În 1946, Sylvania a fost pionier în utilizarea germaniei pentru prima dată în dioda de cristal comercială 1N34.

Reglare manuală a diodei de cristal

Reglare manuală a diodei de cristal

În primul rând, punctul sensibil trebuie identificat prin căutarea pe întreaga suprafață care poate fi pierdută în curând din cauza vibrațiilor sale. Deci, pentru a face întreaga suprafață la fel de sensibilă și pentru a evita căutarea locului sensibil, acest mineral a fost înlocuit cu semiconductor dopat cu N.

Omul de știință G. W. Pickard în 1906 a perfecționat acest dispozitiv producând o regiune localizată de tip P în semiconductor folosind contact metalic ascuțit. Pentru ao face stabilă electric și mecanic, dioda de contact a punctului întreg a fost încapsulată într-un corp cilindric prin fixarea unui punct metalic în loc. Chiar dacă există multe diode, cum ar fi diodele de joncțiune și semiconductorii moderni, totuși aceste diode de cristal sunt utilizate ca detectoare de frecvență cu microunde datorită capacității lor reduse.

Sperăm că după ce ați citit acest articol s-ar putea să aveți o scurtă idee despre dioda de cristal. Pentru orice ajutor tehnic pe această temă și despre proiecte electrice și electronice , puteți posta ideile, comentariile și sugestiile dvs. pentru a încuraja alți cititori să-și îmbunătățească cunoștințele.

Credite foto: