Det mikrocontroller-baserede projekter eller andre elektroniske og elektriske projekter er designet ved hjælp af nogle grundlæggende komponenter i elektrisk og elektronik, der er klassificeret som elementer. De elementer, der lagrer eller spreder energi kaldet som passive elementer, og de elementer, der tilvejebringer eller supplerende styret energistrøm kaldes som aktive elementer. Disse grundlæggende elementer inkluderer elektriske modstande Induktorer, forskellige typer dioder inklusive krystaldioder, Gunn-dioder, Peltier-dioder, Zener-dioder, tunneldioder, Varactor-dioder osv. Transformere, kondensatorer, halvledere, transistorer, tyristorer, integrerede kredsløb, Optoelektroniske enheder , Vakuumrør, sensorer, Memristor, transducere, detektorer, antenner og så videre. I denne artikel skal vi diskutere den mest anvendte komponent Crystal-diode.
Krystaldiode
Germanium krystaldiode
Halvlederdioden eller P-N-forbindelsesdioden er en to-terminal enhed, der kun tillader strøm at strømme i en retning og blokerer strømmen i en anden retning. Disse to terminaler er anode og katode. Hvis anodespænding er større end katodespændingen, starter dioden ledning. Krystaldiode kaldes også som en Cat's-whisker-diode eller punktkontaktdiode eller krystaller. Disse dioder mikrobølge-halvleder enheder blev udviklet under Anden Verdenskrig til at blive brugt i mikrobølgemodtagere og detektorer .
Crystal Diode Circuit Working
Driften af krystaldioden afhænger af kontakttrykket mellem halvlederkrystallen og punktet. Den består af to sektioner - en lille rektangulær krystal af N-type silicium med en sektion og en fin beryllium-kobber-, bronze-fosfor- og wolframtråd kaldet Cat whisker wire, der presses mod krystallen for at danne en anden sektion. For at danne P-type region omkring krystallen ledes en stor strøm til siliciumkrystallen fra kattehåren under fremstillingen af krystaldioden eller punktkontaktdioden. Derfor dannes et PN-kryds, og det opfører sig svarende til det normale PN-kryds.
Punktkontaktdiode
Men krystaldiodens karakteristika adskiller sig fra egenskaberne ved PN-junction-dioden. I den forreste forspændingsbetingelse er modstanden af punktkontaktdioden høj sammenlignet med den generelle PN-forbindelsesdiode. I omvendt forspændingstilstand, i tilfælde af punktkontaktdiode, er strømmen gennem dioden ikke så uafhængig af den spænding, der påføres krystallen, som den er i tilfælde af forbindelsesdioden. Kapacitansen mellem kattehåren og krystallen er mindre sammenlignet med krydsdiodekapacitansen mellem begge sider af dioden. Således er reaktansværdien til kapacitans høj, og ved høj frekvens strømmer en meget lille kapacitiv strøm i kredsløbet.
Skematisk symbol på krystaldiode
Generelt ved vi, at P-N-forbindelsesdioden eller halvlederdioden leder, når anodespændingen er større end katodespændingen. Kredsløbet kan realiseres på tre måder: omtrentlig model, forenklet model og ideel model. Krystaldiodekredsløbet, der fungerer for hver model, er vist nedenfor. Hvis vi anvender en fremadspænding Vf, vises egenskaberne ved thioden som Vf vs If i figuren.
Omtrentlig model
Den omtrentlige model af krystaldiodekredsløbet består af serieforbundet ideel diode, fremadrettet modstand Rf og potentiel barriere Vo. Den aktuelle diode skal overvinde den potentielle barriere Vo og internt fald VfRf. Spændingsfaldet vises over dioden på grund af strøm Hvis strømmer gennem den interne modstand Rf.
Omtrentlig model
Dioden starter kun ledning, hvis den anvendte fremadspænding Vf overstiger den potentielle barrierespænding Vo.
Forenklet model
I denne model tages den interne modstand Rf ikke i betragtning. Derfor består det ækvivalente kredsløb kun af potentiel barriere Vo. Til diodekredsløbsanalyse anvendes denne model hyppigst.
Forenklet model
Ideel model
I denne model overvejes ikke både den interne modstand Rf og den potentielle barriere Vo. Faktisk er der praktisk talt ingen ideelle dioder, og det antages, at der er ideelle dioder til en eller anden analyse af diodekredsløb.
Ideel model
Crystal Diode applikationer
Disse dioder bruges i mange applikationer som krystalradiomodtager. I denne artikel er den hyppigst anvendte krystal diode applikationer såsom krystaldiode-ensretter og krystaldiodedetektor er nævnt nedenfor.
Crystal Diode-ensretter
Den tyske fysiker Ferdinand Braun, mens han studerede egenskaberne ved krystaller, der ledede elektricitet og elektrolytter i 1874, opdagede udbedringseffekten ved kontaktpunktet for metaller og nogle krystallinske materialer. Når materialerne med den højeste renhed ikke var tilgængelige, var den opfindede blysulfidbaserede punktkontakt ensretter.
Crystal Diode-ensretter
Krystaldioden kan bruges som ensretter til at konvertere AC til DC. Da den kun leder i en retning og blokerer strømmen i omvendt retning som svarer til den normale diode, kan den bruges til at designe halvbølge, fuldbølge og bro ensretter kredsløb .
Crystal Diode Detector
I 1900'erne bruges det primært i et krystalradio som en signaldetektor. Krystaloverflade kommer i kontakt med den fine metalliske sonde. Punktkontaktdiode fik således et beskrivende navn som en kat whisker detektor . Disse er forældede og består af en tynd, slibet metaltråd, der fungerer som en anode og halvlederkrystal, der fungerer som katoden. Denne anodetynde metaltråd kaldet kattens whisker-ledning presses mod katodekrystallen. Disse krystaldiodedetektorer blev udviklet i begyndelsen af 1900'erne og brugt til at finde hot spot på halvledermateriale krystalkatode, der justeres manuelt til den bedste detektion af radiobølger.
Disse blev primært udviklet ved hjælp af mineralkrystaller galena eller et stykke kul i 1906, men de fleste af de nylige dioder udvikles ved hjælp af silicium, selen og germanium. Da denne diode kun tillader strøm i en retning, tilvejebringes jævnstrømsspændingen af det korrigerede bæresignal til at drive hovedtelefoner. I 1946 var Sylvania banebrydende for brugen af germanium for første gang i kommerciel krystaldiode 1N34.
Manuel justering af krystaldiode
Først og fremmest skal det følsomme sted identificeres ved at søge i hele overfladen, som snart kan gå tabt på grund af dens vibration. Så for at gøre hele overfladen så følsom og undgå at søge på følsom plet blev dette mineral erstattet med N-doteret halvleder.
Videnskabsmanden G. W. Pickard i 1906 perfektionerede denne enhed ved at producere en lokal P-type region inden for halvlederen ved hjælp af spids metalkontakt. For at gøre den elektrisk og mekanisk stabil blev hele punktkontaktdioden indkapslet i et cylindrisk legeme ved at fastgøre et metalpunkt på plads. Selvom der er mange dioder såsom forbindelsesdioder og moderne halvledere, bruges disse krystaldioder stadig som mikrobølgefrekvensdetektorer på grund af deres lave kapacitans.
Vi håber, at du efter at have læst denne artikel måske har fået en kort idé om krystaldioden. For teknisk hjælp om dette emne og også om elektriske og elektroniske projekter , kan du sende dine ideer, kommentarer og forslag for at tilskynde andre læsere til at forbedre deres viden.
Fotokreditter:
- Germanium Crystal Diode af kredsløb i dag
- Crystal Diode Detector af historiewebsite
