De mikrokontrollerbaserade projekt eller andra elektronik- och elprojekt är utformade med hjälp av några grundläggande komponenter i el och elektronik, som klassificeras som element. Elementen som lagrar eller sprider energi som kallas passiva element och elementen som tillhandahåller eller styrt energiflöde kallas som aktiva element. Dessa grundläggande element inkluderar elektriska motstånd Induktorer, olika typer av dioder inklusive kristalldioder, Gunn-dioder, Peltier-dioder, Zener-dioder, tunneldioder, Varaktordioder etc. Transformatorer, kondensatorer, halvledare, transistorer, tyristorer, integrerade kretsar, Optoelektroniska enheter , Vakuumrör, sensorer, Memristor, givare, detektorer, antenner och så vidare. I den här artikeln ska vi diskutera om den mest använda komponenten Crystal diode.
Crystal Diode
Germanium Crystal Diode
Halvledardioden eller P-N-kopplingsdioden är en tvåterminalanordning som låter ström endast strömma i en riktning och blockerar strömmen i en annan riktning. Dessa två terminaler är anod och katod. Om anodspänningen är större än katodspänningen, börjar dioden ledning. Kristalldiod kallas också som en Cat's-whisker-diod eller punktkontaktdiod eller kristaller. Dessa dioder mikrovågs-halvledaranordningar utvecklades under andra världskriget för att användas i mikrovågsmottagare och detektorer .
Crystal Diode Circuit Working
Driften av kristaldioden beror på kontakttrycket mellan halvledarkristallen och punkten. Den består av två sektioner - en liten rektangulär kristall av kisel av N-typ med en sektion och en fin beryllium-koppar-, bronsfosfor- och volframtråd kallad Cat whisker-tråd som trycker mot kristallen för att bilda en annan sektion. För att bilda P-typregion runt kristallen matas en stor ström till kiselkristallen från katthåren under tillverkningen av kristalldioden eller punktkontaktdioden. Därför bildas en PN-korsning och den beter sig som den vanliga PN-korsningen.
Punktkontaktdiod
Men kristalldiodens egenskaper skiljer sig från egenskaperna hos PN-korsningsdioden. I det främre förspänningsförhållandet är motståndet hos punktkontaktdioden högt jämfört med den allmänna PN-förbindningsdioden. I det omvända förspänningsförhållandet, i fallet med punktkontaktdiod, är strömmen genom dioden inte lika oberoende av spänningen som appliceras på kristallen som vid fallet. Kapacitansen mellan kattmorrhåren och kristallen är mindre jämfört med korsningsdiodens kapacitans mellan båda sidor av dioden. Således är reaktansvärdet till kapacitans hög och vid hög frekvens flyter en mycket liten kapacitiv ström i kretsen.
Schematisk symbol för kristalldiod
I allmänhet vet vi att P-N-korsningsdioden eller halvledardioden leder när anodspänningen är större än katodspänningen. Kretsen kan realiseras på tre sätt: ungefärlig modell, förenklad modell och idealmodell. Kristalldiodkretsen som fungerar för varje modell visas nedan. Om vi applicerar en framspänning Vf, visas egenskaperna för tioden som Vf vs If i figuren.
Ungefärlig modell
Den ungefärliga modellen för kristaldiodkretsen består av seriekopplad idealdiod, framåtriktad Rf och potentiell barriär Vo. Den verkliga dioden måste övervinna den potentiella barriären Vo och internt fall VfRf. Spänningsfallet uppträder över dioden på grund av ström Om det strömmar genom det interna motståndet Rf.
Ungefärlig modell
Dioden startar ledningen endast om den applicerade framspänningen Vf överstiger den potentiella barriärspänningen Vo.
Förenklad modell
I denna modell beaktas inte det interna motståndet Rf. Följaktligen består motsvarande krets endast av potentiell barriär Vo. För diodkretsanalys används den här modellen oftast.
Förenklad modell
Idealisk modell
I denna modell beaktas inte både det interna motståndet Rf och den potentiella barriären Vo. I själva verket finns det praktiskt taget inga idealiska dioder och det antas att det finns ideala dioder för viss diodkretsanalys.
Idealisk modell
Crystal Diode-applikationer
Dessa dioder används i många applikationer som kristallradiomottagare. I den här artikeln, den mest använda kristallen diodapplikationer såsom kristaldiodlikriktare och kristaldioddetektor nämns nedan.
Crystal Diode-likriktare
Den tyska fysikern Ferdinand Braun, när han studerade egenskaperna hos kristaller som ledde elektricitet och elektrolyter 1874, upptäckte korrigeringseffekten vid kontaktpunkten för metallerna och vissa kristallina material. När de högsta renhetsmaterialen inte var tillgängliga, uppfann den blybaserade sulfidbaserade punktlikriktaren.
Crystal Diode-likriktare
Kristalldioden kan användas som likriktare för att omvandla växelström till likström. Eftersom den endast leder i en riktning och blockerar strömflödet i omvänd riktning som liknar den normala dioden, kan den användas för att utforma halvvåg, fullvåg och brygglikriktarkretsar .
Crystal Diode Detector
På 1900-talet används den främst i en kristallradioapparat som en signaldetektor. Kristallytan kommer i kontakt med den fina metalliska sonden. Således fick punktkontaktdioden ett beskrivande namn som en morrhårdetektor för katt . Dessa är föråldrade och består av en tunn, slipad metalltråd som fungerar som en anod och halvledarkristall som fungerar som katoden. Denna anodtunna metalltråd kallad kattens morrhårtråd pressas mot katodkristallen. Dessa kristaldioddetektorer utvecklades i början av 1900-talet och användes för att hitta den heta platsen på halvledarmaterial kristallkatod som justeras manuellt för bästa radiovågsdetektering.
Dessa utvecklades främst med hjälp av mineralkristaller galena eller en bit kol 1906, men de flesta av de senaste dioderna utvecklas med kisel, selen och germanium. Eftersom denna diod endast tillåter strömflöde i en riktning, så tillhandahålls likspänningen av den rättade bärarsignalen för att driva hörlurar. 1946 var Sylvania banbrytande för användningen av germanium för första gången i kommersiell kristalldiod 1N34.
Manuell justering av kristalldiod
Först och främst måste den känsliga fläcken identifieras genom att söka i hela ytan som snart kan gå förlorad på grund av dess vibration. Så för att göra hela ytan så känslig och för att undvika att söka efter känslig plats ersattes detta mineral med N-dopad halvledare.
Forskaren G. W. Pickard 1906 perfektionerade denna enhet genom att producera en lokal P-typregion inom halvledaren med hjälp av spetsig metallkontakt. För att göra den elektriskt och mekaniskt stabil inkapslades hela punktkontaktdioden i en cylindrisk kropp genom att fästa en metallpunkt på plats. Även om det finns många dioder som korsningsdioder och moderna halvledare, används fortfarande dessa kristalldioder som mikrovågsfrekvensdetektorer på grund av deras låga kapacitans.
Vi hoppas att du efter att ha läst den här artikeln har fått en kort uppfattning om kristalldioden. För teknisk hjälp om detta ämne och även om elektriska och elektroniska projekt kan du lägga upp dina idéer, kommentarer och förslag för att uppmuntra andra läsare att förbättra sina kunskaper.
Fotokrediter:
- Germanium Crystal Diode av circuitstoday
- Crystal Diode Detector av historiawebbplats
