Tässä artikkelissa opimme kattavasti varhaispistekontaktidiodeista ja niiden nykyaikaisista versioista, jotka ovat germaniumdiodeja.
Täällä opimme seuraavat tosiasiat:
- Pistekontaktidiodien lyhyt historia
- Pistekontaktidiodien ja nykyaikaisten germaniumdiodien rakentaminen
- Pistekontaktidiodien tai germaniumdiodien edut
- Germaniumdiodien sovellukset
Pistekontaktidiodien lyhyt historia
Pistekontaktidiodi on vanhin keksitty diodityyppi. Se oli äärimmäisen emäksinen ja rakennettu puolijohteeseen kuuluvan materiaalin, kuten galeenin, sinkiitin tai karborundin, kiteelle. Diodia käytettiin ensin halvana ja tehokkaana tapana havaita radioaaltoja, koska siinä oli 'kissan viikset'.
Karl Ferdinand Braun osoitti ensimmäisen kerran sähkövirran 'epäsymmetrisen johtumisen' kiteen ja metallin välillä pistekosketusdiodissa vuonna 1874.
Vuonna 1894 Jagadish Bose suoritti ensimmäisen mikroaaltotutkimuksen käyttämällä kiteitä radioaaltoilmaisimina. Bose keksi ensimmäisen kristalliilmaisimen vuonna 1901.
G. W. Pickard oli ensisijaisesti vastuussa kristalliilmaisimen muuttamisesta hyödylliseksi radiolaitteeksi. Hän aloitti ilmaisinelementtien tutkimuksen vuonna 1902 ja löysi tuhansia yhdisteitä, joita voitaisiin käyttää tasasuuntausliitosten tekemiseen.
Näiden varhaisten pistekontaktien puolijohdeliitosten taustalla olevat fysikaaliset ominaisuudet eivät olleet tiedossa, kun niitä käytettiin. Niiden lisätutkimus 1930- ja 1940-luvuilla johti nykyaikaisten puolijohdelaitteiden luomiseen.
Pistekontaktidiodin rakentaminen
Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, kissan viiksimäistä pientä lankaa käytettiin kosketukseen kristalliin. Tämä oli mieluiten valmistettu kullasta hapettumisen estämiseksi.
Myöhemmin syntyi muun tyyppisiä ilmaisimia, kuten kalliita germaniumdiodeja ja lopulta kalliita ilmaisinputkia.
Tämä johti pistekontaktin kissan viiksien laajaan käyttöön langattomissa radiolähetyksissä ensimmäisen maailmansodan aikana.
Nykyaikaisiin puolijohteisiin verrattuna kissan viiksitunnistinsarja tai kristallisarja ei ollut läheskään tarkka. 'Vikset' oli asetettava manuaalisesti kiteen päälle ja kiinnitettävä tiettyyn asentoon. Muutaman tunnin kuluttua toiminnasta sen teho kuitenkin heikkeni ja uusi asema oli määritettävä.
Vaikka siinä oli monia haittoja, viikset ja kristalli olivat ensimmäinen puolijohde, jota käytettiin langattomissa radioissa. Noina langattoman käytön alkuvuosina useimmilla harrastajilla oli siihen varaa, pistediodit toimivat melko hyvin, mutta kukaan ei ymmärtänyt kuinka se toimii.
germaaniumdiodit (modernit pistekontaktidiodit)
Pistekontaktidiodit ovat nykyään paljon tehokkaampia ja luotettavampia. Kuten alla olevassa kuvassa näkyy, ne on valmistettu N-tyypin germaniumlastusta, johon on asetettu hieno volframi- tai kultalanka (joka korvaa viikset).
Lanka saa jonkin verran metallia siirtymään puolijohteeseen, jossa se koskettaa germaniumia. Tämä toimii epäpuhtautena muodostaen pienen P-tyypin alueen ja muodostaen PN-liitoksen.
PN-liitoksen pienen koon vuoksi se ei kestä suuria virtatasoja. Suurin olisi tyypillisesti muutama milliampeeri. Pistekontaktidiodin käänteisvirta on suurempi kuin tyypillisen piidiodin. Tämä on laitteen lisäominaisuus.
Tyypillisesti tämä arvo voi vaihdella viidestä kymmeneen mikroampeeria. Pistekontaktidiodin käänteisen jännitteen toleranssi on myös pienempi kuin useilla muilla piidiodilla.
Suurin kääntöjännite, jonka laite sietää, määritellään usein huippukäänteisjännitteeksi (PIV). Tyypillinen käänteinen jännitearvo yhdelle näistä pistekosketusdiodeista on noin 70 volttia.
Edut
Germaniumdiodi, joka tunnetaan myös pistekosketusdiodina, näyttää yksinkertaiselta monella tapaa, mutta sillä on muutamia etuja. Ensimmäinen etu on, että se on helppo valmistaa.
Pistekontaktidiodi ei vaadi diffuusio- tai epitaksiaalista kasvutekniikkaa, joita tavallisesti tarvitaan perinteisemmän PN-liitoksen tuottamiseen.
Valmistajat voisivat helposti erottaa N-tyypin germaniumin osia, sijoittaa ne ja liittää niihin johdon ihanteellisessa tasasuuntausliitoksessa. Tästä syystä näitä diodeja käytettiin puolijohdetekniikan alkuaikoina laajasti.
Pistediodin helppokäyttöisyys on sen lisäetu. Liitoksen kapasitanssi on erittäin pieni pienen koonsa vuoksi.
Vaikka tavallisilla tavallisilla piidiodeilla, kuten 1N914 ja 1N916, on vain muutaman pikofaradin arvot, pistekosketusdiodien arvot ovat vielä alhaisemmat. Tämä ominaisuus tekee niistä erittäin sopivia radiotaajuussovelluksiin.
Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, pistekontaktidiodin valmistukseen käytetty germanium johtaa minimaaliseen jännitehäviöön, mikä tekee siitä täydellisen käytettäväksi ilmaisimena. Siksi diodi vaatii huomattavasti pienemmän jännitteen johtamiseen.
Toisin kuin piidiodin, joka vaatii 0,6 volttia kytkeytyäkseen päälle, germaniumdiodin tyypillinen myötäjännite on tuskin 0,2 volttia.
Sovellukset
Jos olet harrastaja ja pidät pienten radiolaitteiden rakentamisesta, saatat löytää pistekontaktidiodin parhaan sovelluksen kristallisarjasta.
Radiovastaanottimen yksinkertaisin muoto, jota käytettiin laajalti radion alkuaikoina, tunnetaan kristalliradiovastaanottimena. Se tunnetaan myös yleisesti kristallisarjana.
Kiehtovin asia tässä radiossa on, että se ei vaadi ulkoista virtaa toimiakseen. Se itse asiassa tuottaa äänisignaalia käyttämällä sen antennin kautta vastaanotetun radiosignaalin tehoa.
Se on saanut nimensä sen merkittävimmästä komponentista, kidedetektorista (pistekontaktidiodi), joka valmistettiin alun perin kiteisestä materiaalista, kuten galeenista.
Yksinkertainen kristalliradio, jossa on pistekontakti germaniumdiodi 1N34, näkyy seuraavassa kaaviossa.
Täydellisen artikkelin ja piirin kuvauksen löydät seuraavasta viestistä:
Rakenna kristalliradio
