I den här artikeln kommer vi att lära oss mer om de tidiga kontaktdioderna och deras moderna versioner som är Germaniumdioder.

Här kommer vi att lära oss följande fakta:

“hur fungerar en samlingsskena ”

Kort historik över punktkontaktdioder
Konstruktion av punktkontaktdioder och moderna Germaniumdioder
Fördelar med punktkontaktdioder eller germaniumdioder
Tillämpningar av germaniumdioder

Kort historik om punktkontaktdioder

Punktkontaktdioden är den äldsta typen av diod som uppfunnits. Det var extremt grundläggande och byggt på en kristall av ett material som tillhör en halvledare, såsom galena, zincit eller karborundum. Dioden användes först som ett billigt och effektivt sätt att upptäcka radiovågor eftersom den hade en 'katts morrhår'.

Karl Ferdinand Braun demonstrerade först den 'asymmetriska ledningen' av elektrisk ström, mellan kristall och metall i en punktkontaktdiod 1874.

År 1894 genomförde Jagadish Bose den första mikrovågsforskningen med kristaller som radiovågsdetektorer. Den första kristalldetektorn uppfanns av Bose 1901.

G. W. Pickard var primärt ansvarig för att omvandla kristalldetektorn till en användbar radioenhet. Han började forska i detektorelement 1902 och upptäckte tusentals föreningar som kunde användas för att göra korrigerande korsningar.

De underliggande fysikaliska egenskaperna hos dessa tidiga punktkontakthalvledarövergångar var inte kända vid den tidpunkt då de användes. Ytterligare studier av dem på 1930- och 1940-talen resulterade i skapandet av samtida halvledarenheter.

Konstruktion av punktkontaktdiod

Som framgår av bilden nedan användes en katts morrhår-liknande liten tråd för att komma i kontakt med kristallen. Detta var helst en gjord av guld för att förhindra oxidation.

Därefter uppstod andra typer av detektorer, såsom dyra germaniumdioder och i slutändan dyra detektorrör.

Detta ledde till den utbredda implementeringen av punktkontaktkatts morrhår i trådlösa radioapparater under första världskriget.

Jämfört med moderna halvledare var kattens morrhårdetektoruppsättning eller kristalluppsättning inte i närheten av exakta. 'Morhåren' måste placeras manuellt på kristallen och fixeras i en viss position. Men inom några timmar efter drift skulle dess effektivitet minska och en ny position behövde fastställas.

Även om det hade många nackdelar, var morrhår och kristall den första halvledaren som användes i trådlösa radioapparater. Under dessa tidiga år av trådlöst hade de flesta hobbyister råd med detta, punktkontaktdioderna fungerade ganska bra, men ingen förstod hur det fungerade.

Germaniumdioder (Modern Point Contact Diodes)

Punktkontaktdioder är mycket mer effektiva och pålitliga nuförtiden. Som illustreras i figuren nedan är de gjorda av ett chip av N-typ germanium på vilket en fin volfram- eller guldtråd (som ersätter morrhåren) är insatt.

Tråden får en del metall att migrera in i halvledaren där den kommer i kontakt med germanium. Detta fungerar som en förorening, bildar ett litet område av P-typ och etablerar PN-övergången.

På grund av PN-korsningens lilla storlek kan den inte tolerera höga strömnivåer. Den högsta skulle vanligtvis vara några milliampere. Den omvända strömmen för punktkontaktdioden är större än den för en typisk kiseldiod. Detta är en ytterligare egenskap hos enheten.

Normalt kan detta värde variera från fem till tio mikroampere. Punktkontaktdiodens omvända spänningstolerans är också lägre än hos flera andra kiseldioder.

Den maximala omvända spänningen som enheten kan tolerera, definieras ofta som peak invers voltage (PIV). Ett typiskt omvänd spänningsvärde för en av dessa punktkontaktdioder är ungefär 70 volt.

Fördelar

Germaniumdioden, även känd som en punktkontaktdiod, verkar grundläggande på många sätt men har några fördelar. Den första fördelen är att den är enkel att tillverka.

En punktkontaktdiod kräver inte diffusions- eller epitaxiella tillväxttekniker, vilket normalt behövs för att producera en mer traditionell PN-övergång.

Tillverkarna kunde enkelt separera delar av N-typ germanium, placera dem och ansluta en ledning till dem vid den ideala korrigeringspunkten. Det är därför som dessa dioder användes i stor utsträckning under de första perioderna av halvledarteknik.

Den enkla användningen av punktkontaktdioden är dess ytterligare fördel. Korsningen har extremt låg kapacitans på grund av sin lilla storlek.

Även om vanliga vanliga kiseldioder som 1N914 och 1N916 bara har ett fåtal picofarads, har punktkontaktdioder ännu lägre värden. Denna egenskap gör dem mycket lämpliga för radiofrekvensapplikationer.

Sist men inte minst ger germaniumet som används för att tillverka punktkontaktdioden ett minimalt framåtspänningsfall, vilket gör den perfekt att använda som detektor. Därför kräver dioden en betydligt lägre spänning för att leda.

Till skillnad från en kiseldiod, som kräver 0,6 volt för att slå PÅ, är den typiska framspänningen för en germaniumdiod knappast 0,2 volt.

Ansökningar

Om du är en hobbyist och gillar att bygga små radioapparater kan du hitta den bästa tillämpningen av en punktkontaktdiod i en kristalluppsättning.

En mest grundläggande form av radiomottagare som användes flitigt i radions tidiga dagar är känd som en kristallradiomottagare. Det är också allmänt känt som en kristalluppsättning.

Det mest fascinerande med denna radio är att den inte kräver extern ström för att fungera. Den skapar faktiskt ljudsignaler med kraften från radiosignalen som tas emot genom dess antenn.

Den har fått sitt namn från sin viktigaste komponent, en kristalldetektor (punktkontaktdiod), som ursprungligen tillverkades av ett kristallint material som galena.

En enkel kristallradio med en punktkontakt germaniumdiod 1N34 kan ses i följande diagram.