В этой статье мы всесторонне узнаем о первых диодах с точечным контактом и их современных версиях, которые представляют собой германиевые диоды.

Здесь мы узнаем следующие факты:

Краткая история точечных диодов
Конструкция диодов с точечным контактом и современных германиевых диодов
Преимущества диодов с точечным контактом или германиевых диодов
Применение германиевых диодов

Краткая история диодов с точечным контактом

Диод с точечным контактом - самый старый из изобретенных диодов. Он был чрезвычайно простым и построен на кристалле материала, относящегося к полупроводникам, такого как галенит, цинкит или карборунд. Диод был впервые использован как дешевый и эффективный способ обнаружения радиоволн, потому что у него был «кошачий ус».

Карл Фердинанд Браун впервые продемонстрировал «асимметричную проводимость» электрического тока между кристаллом и металлом в диоде с точечным контактом в 1874 году.

В 1894 году Джагадиш Бозе провел первое микроволновое исследование, используя кристаллы в качестве детекторов радиоволн. Первый кристаллический детектор был изобретен Бозе в 1901 году.

Г. В. Пикард в первую очередь отвечал за преобразование кристаллического детектора в полезное радиоустройство. Он начал исследования детекторных элементов в 1902 году и обнаружил тысячи соединений, которые можно было использовать для создания выпрямляющих переходов.

Основные физические свойства этих первых точечных полупроводниковых переходов не были известны в то время, когда они использовались. Дальнейшее их изучение в 1930-х и 1940-х годах привело к созданию современных полупроводниковых приборов.

Конструкция диода с точечным контактом

Как видно на рисунке ниже, крошечная проволока, похожая на кошачий ус, использовалась для контакта с кристаллом. Желательно, чтобы он был сделан из золота, чтобы предотвратить окисление.

Впоследствии появились другие типы детекторов, такие как дорогостоящие германиевые диоды и очень дорогие детекторные трубки.

Это привело к широкому внедрению точечных контактных кошачьих усов в беспроводных радиостанциях во время Первой мировой войны.

По сравнению с современными полупроводниками набор детекторов кошачьих усов или набор кристаллов были далеко не точными. «Ус» приходилось вручную помещать на кристалл и фиксировать в определенном положении. Однако в течение нескольких часов работы его эффективность снижалась, и необходимо было определить новую позицию.

Хотя у него было много недостатков, ус и кристалл были первым полупроводником, использованным в беспроводных радиоприемниках. В те первые годы беспроводной связи большинство любителей могли себе это позволить, точечные диоды работали довольно хорошо, но никто не понимал, как они работают.

Германиевые диоды (современные точечные контактные диоды)

В настоящее время точечные диоды намного эффективнее и надежнее. Как показано на рисунке ниже, они сделаны из кристалла германия N-типа, на который вставлена тонкая вольфрамовая или золотая проволока (заменяющая ус).

Проволока заставляет некоторое количество металла мигрировать в полупроводник, где он контактирует с германием. Это служит примесью, образуя крошечную область P-типа и устанавливая PN-переход.

“как найти скорость дрейфа ”

Из-за крошечного размера PN-перехода он не может выдерживать высокие уровни тока. Самый высокий обычно составляет несколько миллиампер. Обратный ток точечного диода больше, чем у типичного кремниевого диода. Это дополнительное свойство устройства.

Обычно это значение может находиться в диапазоне от пяти до десяти микроампер. Допуск на обратное напряжение точечного диода также ниже, чем у некоторых других кремниевых диодов.

Максимальное обратное напряжение, которое может выдержать устройство, часто определяется как пиковое обратное напряжение (PIV). Типичное значение обратного напряжения для одного из этих точечных диодов составляет примерно 70 вольт.

Преимущества

Германиевый диод, также известный как диод с точечным контактом, кажется простым во многих отношениях, но имеет несколько преимуществ. Первое преимущество заключается в простоте изготовления.

Диод с точечным контактом не требует методов диффузии или эпитаксиального выращивания, которые обычно необходимы для создания более традиционного PN-перехода.

Производители могли легко отделить части германия N-типа, расположить их и соединить с ними провод в идеальном выпрямительном переходе. Вот почему в начальные периоды полупроводниковой техники эти диоды широко использовались.

Простота использования точечного диода является его дополнительным преимуществом. Переход имеет чрезвычайно низкую емкость из-за своего крошечного размера.

Хотя обычные кремниевые диоды, такие как 1N914 и 1N916, имеют значения всего в несколько пикофарад, точечные диоды имеют еще более низкие значения. Это свойство делает их очень подходящими для радиочастотных применений.

И последнее, но не менее важное: германий, используемый для изготовления диода с точечным контактом, обеспечивает минимальное прямое падение напряжения, что делает его идеальным для использования в качестве детектора. Следовательно, для диода требуется значительно более низкое напряжение для проводимости.

В отличие от кремниевого диода, для включения которого требуется 0,6 вольта, типичное прямое напряжение германиевого диода вряд ли равно 0,2 вольта.

Приложения

Если вы любитель и любите собирать крошечные радиоприемники, тогда вы можете найти лучшее применение диода с точечным контактом в кварцевом наборе.

Самая простая форма радиоприемника, которая широко использовалась на заре радио, известна как кристаллический радиоприемник. Он также широко известен как набор кристаллов.

“как работает анемометр ”

Самое интересное в этом радио то, что для его работы не требуется внешнее питание. Он фактически создает звуковой сигнал, используя мощность радиосигнала, принимаемого через его антенну.

Он получил свое название от своего наиболее важного компонента, кристаллического детектора (диода с точечным контактом), который изначально был изготовлен из кристаллического материала, такого как галенит.

Простой кварцевый радиоприёмник с использованием точечного германиевого диода 1N34 можно увидеть на следующей схеме.