În acest articol vom afla în mod cuprinzător despre primele diodele de contact punctual și versiunile lor moderne, care sunt diode cu germaniu.

Aici vom afla următoarele fapte:

Scurt istoric al diodelor de contact punctual
Construcția diodelor de contact punctual și a diodelor moderne cu germaniu
Avantajele diodelor de contact punctual sau ale diodelor cu germaniu
Aplicații ale diodelor cu germaniu

Scurt istoric al diodelor de contact punctual

Dioda cu contact punctual este cel mai vechi tip de diodă inventat. Era extrem de elementar și construit pe un cristal dintr-un material aparținând unui semiconductor, cum ar fi galena, zincitul sau carborundum. Dioda a fost folosită pentru prima dată ca o modalitate ieftină și eficientă de a detecta undele radio, deoarece avea o „mustă de pisică”.

Karl Ferdinand Braun a demonstrat pentru prima dată „conducția asimetrică” a curentului electric între cristal și metal într-o diodă de contact punctual în 1874.

În 1894, Jagadish Bose a efectuat prima cercetare cu microunde folosind cristale ca detectoare de unde radio. Primul detector cu cristale a fost inventat de Bose în 1901.

G. W. Pickard a fost în primul rând responsabil pentru transformarea detectorului cu cristale într-un dispozitiv radio util. A început să cerceteze elementele detectoare în 1902 și a descoperit mii de compuși care ar putea fi utilizați pentru a face joncțiuni de rectificare.

Proprietățile fizice de bază ale acestor joncțiuni semiconductoare de contact punctual timpuriu nu erau cunoscute la momentul în care au fost utilizate. Studii suplimentare asupra lor în anii 1930 și 1940 au dus la crearea dispozitivelor semiconductoare contemporane.

Construcția diodei punct de contact

După cum se vede în figura de mai jos, un fir minuscul asemănător unei pisici a fost folosit pentru a intra în contact cu cristalul. Acesta era de preferință unul făcut din aur pentru a preveni oxidarea.

Ulterior, au apărut și alte tipuri de detectoare, cum ar fi diode cu germaniu costisitoare și, în cele din urmă, tuburi detectoare costisitoare.

Acest lucru a condus la implementarea pe scară largă a mustaței pisicii cu contact punctual în radiourile radio difuzate în timpul Primului Război Mondial.

În comparație cu semiconductorii moderni, setul de detectoare de mustață al pisicii sau setul de cristale nu era deloc precis. „Mustața” trebuia așezată manual pe cristal și fixată într-o anumită poziție. Cu toate acestea, în câteva ore de funcționare, eficacitatea sa va scădea și trebuia determinată o nouă poziție.

Deși avea multe dezavantaje, mustața și cristalul a fost primul semiconductor folosit în radiourile fără fir. În acei primi ani de wireless, majoritatea pasionaților își puteau permite acest lucru, diodele punct-contact funcționau destul de bine, dar nimeni nu înțelegea cum funcționează.

Diode cu germaniu (diode moderne de contact punctual)

Diodele cu contact punctual sunt mult mai eficiente și mai fiabile în zilele noastre. După cum este ilustrat în figura de mai jos, acestea sunt realizate dintr-un cip de germaniu de tip N pe care este introdus un fir fin de tungsten sau aur (înlocuind mustața).

“circuitele digitale sunt realizate din piese analogice ”

Firul face ca o parte din metal să migreze în semiconductor, unde intră în contact cu germaniul. Aceasta servește ca o impuritate, formând o regiune minusculă de tip P și stabilind joncțiunea PN.

Datorită dimensiunii mici a joncțiunii PN, acesta nu poate tolera niveluri ridicate de curent. Cel mai mare ar fi de obicei câțiva miliamperi. Curentul invers al diodei cu contact punctual este mai mare decât cel al unei diode tipice cu siliciu. Aceasta este o proprietate suplimentară a dispozitivului.

De obicei, această valoare poate varia de la cinci la zece microamperi. Toleranța de tensiune inversă a diodei cu contact punctual este, de asemenea, mai mică decât cea a mai multor alte diode de siliciu.

Tensiunea inversă maximă pe care o poate tolera dispozitivul este adesea definită ca tensiunea inversă de vârf (PIV). O valoare tipică a tensiunii inverse pentru una dintre aceste diode cu contact punctual este de aproximativ 70 de volți.

Avantaje

Dioda cu germaniu, cunoscută și sub numele de diodă cu contact punctual, pare de bază în multe privințe, dar are câteva avantaje. Primul avantaj este că este simplu de produs.

O diodă cu contact punctual nu necesită tehnici de difuzie sau de creștere epitaxială, care sunt în mod normal necesare pentru a produce o joncțiune PN mai tradițională.

Producătorii ar putea separa cu ușurință părți ale germaniului de tip N, le pot poziționa și conecta un fir la ele la joncțiunea de rectificare ideală. Acesta este motivul pentru care, în perioadele inițiale ale tehnologiei semiconductoarelor, aceste diode au fost utilizate pe scară largă.

Ușurința de utilizare a diodei cu contact punctual este avantajul său suplimentar. Joncțiunea are o capacitate extrem de scăzută din cauza dimensiunilor sale mici.

“schema de cablare a întrerupătorului de defecțiune la arc ”

Chiar dacă diodele de siliciu obișnuite, cum ar fi 1N914 și 1N916, au doar valori de câteva picofaradi, diodele cu contact punctual au valori și mai mici. Această proprietate le face foarte potrivite pentru aplicații cu frecvență radio.

Nu în ultimul rând, germaniul folosit la fabricarea diodei de contact punctual are ca rezultat o cădere minimă de tensiune directă, ceea ce o face perfectă pentru utilizarea ca detector. Prin urmare, dioda necesită o tensiune semnificativ mai mică pentru a conduce.

Spre deosebire de o diodă de siliciu, care necesită 0,6 volți pentru a porni, tensiunea directă tipică a unei diode cu germaniu este de aproape 0,2 volți.

Aplicații

Dacă sunteți un pasionat și vă place să construiți seturi radio minuscule, atunci s-ar putea să găsiți cea mai bună aplicație a unei diode de contact punctual într-un set de cristal.

O formă de bază de receptor radio care a fost utilizată pe scară largă în primele zile ale radioului este cunoscută sub numele de receptor radio cu cristal. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de set de cristale.

Cel mai fascinant lucru la acest radio este că nu necesită alimentare externă pentru a funcționa. De fapt, produce semnal audio folosind puterea semnalului radio care este primit prin antena sa.

Numele își trage numele de la componenta sa cea mai semnificativă, un detector de cristal (diodă de contact punctual), care a fost fabricat inițial dintr-un material cristalin precum galena.

Un simplu radio cu cristal care folosește o diodă de germaniu cu contact punctual 1N34 poate fi văzut în următoarea diagramă.