ה פרויקטים מבוססי מיקרו-בקר או פרויקטים אחרים של אלקטרוניקה וחשמל מתוכננים על ידי שימוש בכמה רכיבים בסיסיים בחשמל ואלקטרוניקה, המסווגים כאלמנטים. היסודות המאחסנים או מפיצים אנרגיה המכונים אלמנטים פסיביים, והיסודות המספקים או זרימת אנרגיה מבוקרת באופן מכונה נקראים אלמנטים פעילים. אלמנטים בסיסיים אלה כוללים נגדים חשמליים משרנים, סוגים שונים של דיודות כולל דיודות קריסטל, דיודות גאן, דיודות פלטייה, דיודות זנר, דיודות מנהרות, דיודות ורקטור וכו '. שנאים, קבלים, מוליכים למחצה, טרנזיסטורים, תיריסטורים, מעגלים משולבים, מכשירים אופטיים , צינורות ואקום, חיישנים, ממריסטור, מתמרים, גלאים, אנטנות וכן הלאה. במאמר זה, נדבר על דיודת הקריסטל הנפוצה ביותר.
דיודת קריסטל
דיודת קריסטל גרמניום
דיודת המוליכים למחצה או דיודת צומת ה- PN היא התקן דו-מסופי המאפשר לזרם לזרום רק בכיוון אחד וחוסם את זרימת הזרם בכיוון אחר. שני המסופים האלה הם אנודה וקתודה. אם מתח האנודה גדול ממתח הקתודה, אז הדיודה מתחילה להוליך. דיודת הקריסטל נקראת גם דיודת זיף של חתול או דיודת מגע נקודה או גבישים. מכשירי דיודות מיקרוגל-מוליכים למחצה פותחו במהלך מלחמת העולם השנייה כדי להשתמש בהם מקלטים וגלאים למיקרוגל .
מעגל דיודות קריסטל עובד
פעולת דיודת הקריסטל תלויה בלחץ המגע בין גביש המוליך למחצה לנקודה. הוא מורכב משני חלקים - גביש מלבני קטן של סיליקון מסוג N עם חתך אחד, וחוט בריליום נחושת, ברונזה-זרחן וטונגסטן הנקרא כחוט שפם חתול הנלחץ על גבי הקריסטל ויוצר קטע נוסף. ליצירת אזור מסוג P סביב הגביש, מועבר זרם גדול לגביש הסיליקון ממגבת החתול במהלך ייצור דיודת הגביש או דיודת מגע נקודה. לפיכך נוצר צומת PN והוא מתנהג בדומה לצומת PN רגיל.
דיודת קשר נקודה
אבל, המאפיינים של דיודת הקריסטל שונים מהמאפיינים של דיודת צומת PN. במצב הטיה קדימה, ההתנגדות של דיודת המגע הנקודה גבוהה בהשוואה לדיודת צומת ה- PN הכללית. במצב ההטיה ההפוכה, במקרה של דיודת מגע נקודתית, זרימת הזרם דרך הדיודה אינה תלויה במתח המופעל על הקריסטל כמו במקרה של דיודת הצומת. הקיבול בין שפם החתול לגביש הוא פחות בהשוואה לקיבול דיודת הצומת בין שני צידי הדיודה. לפיכך, המאזן התגובה לקיבול הוא גבוה ובתדירות גבוהה זרם קיבולי קטן מאוד זורם במעגל.
סמל סכמטי של דיודת קריסטל
באופן כללי, אנו יודעים שדיודת צומת ה- P-N או דיודת המוליכים למחצה מתנהלת כאשר מתח האנודה גדול ממתח הקתודה. ניתן לממש את המעגל בשלוש דרכים: מודל משוער, מודל פשוט ומודל אידיאלי. מעגל דיודות הגביש שעובד עבור כל דגם מוצג להלן. אם אנו מפעילים מתח קדימה Vf, אזי המאפיינים של הדיודה כ- Vf לעומת If מוצגים באיור.
דגם משוער
המודל המשוער של מעגל דיודות הקריסטל מורכב מדיודה אידיאלית המחוברת בסדרה, התנגדות קדימה Rf ומחסום פוטנציאלי Vo. הדיודה בפועל צריכה להתגבר על המכשול הפוטנציאלי Vo וירידה פנימית VfRf. ירידת המתח מופיעה על פני הדיודה עקב זרם אם זורם דרך ההתנגדות הפנימית Rf.
דגם משוער
הדיודה מתחילה הולכה רק אם המתח קדימה המופעל Vf עולה על מתח המחסום הפוטנציאלי Vo.
מודל מפושט
במודל זה, ההתנגדות הפנימית Rf אינה נחשבת. לפיכך, המעגל המקביל מורכב ממחסום פוטנציאלי בלבד Vo. לצורך ניתוח מעגלי דיודות נעשה שימוש לרוב במודל זה.
מודל מפושט
מודל אידיאלי
במודל זה, הן ההתנגדות הפנימית Rf והן המחסום הפוטנציאלי Vo אינן נחשבות. למעשה, למעשה אין דיודות אידיאליות ומניחים שיש דיודות אידיאליות לניתוח מעגלי דיודות כלשהו.
מודל אידיאלי
יישומי דיודות קריסטל
דיודות אלה משמשות ביישומים רבים כמו מקלט רדיו קריסטל. במאמר זה, הקריסטל הנפוץ ביותר יישומי דיודה כגון מיישר דיודות קריסטל וגלאי דיודות קריסטל מוזכרים להלן.
מיישר קריסטל דיודות
הפיזיקאי הגרמני פרדיננד בראון בחן את המאפיינים של גבישים המוליכים חשמל ואלקטרוליטים בשנת 1874, גילה את אפקט התיקון בנקודת המגע של המתכות וחומרים גבישי אחדים. כאשר חומרי הטוהר הגבוהים ביותר לא היו זמינים, המייצב מגע נקודתי מבוסס נקודת גופרית.
מיישר קריסטל דיודות
דיודת הקריסטל יכולה לשמש כמיישר להמרת ה- AC ל DC. מכיוון שהיא מתנהלת רק בכיוון אחד וחוסמת את זרימת הזרם בכיוון ההפוך דומה לדודה הרגילה, ניתן להשתמש בה לעיצוב חצי הגל, הגל המלא ו מעגלי מיישר גשר .
גלאי דיודות קריסטל
בשנות העשרים של המאה העשרים הוא משמש בעיקר בערכת רדיו קריסטל כגלאי אות. משטח הקריסטל יוצר מגע עם החללית המתכתית העדינה. לפיכך, דיודת קשר נקודתי קיבלה שם תיאורי כ- גלאי שפם חתול . אלה מיושנים ומורכבים מחוט מתכת דק ומושחז הפועל כקרינת אנודה ומוליכים למחצה הפועלים כקטודה. חוט מתכת דק זה של האנודה הנקרא כחוט הזיפים של החתול נלחץ על גבי גביש הקתודה. גלאי דיודות קריסטל אלו פותחו בתחילת המאה העשרים ושימשו למציאת הנקודה החמה באזור חומר מוליך למחצה קתודת גביש שמותאמת ידנית לזיהוי גלי הרדיו הטובים ביותר.
אלה פותחו בעיקר על ידי שימוש בגבישים מינרליים גאלה או חתיכת פחם בשנת 1906, אך רוב הדיודות האחרונות מפותחות באמצעות סיליקון, סלניום וגרמניום. מכיוון שדיודה זו מאפשרת זרימת זרם רק לכיוון אחד, כך מתח DC מסופק על ידי אות המוביל המתוקן להנעת אוזניות. בשנת 1946, סילבניה חלוצה לראשונה בשימוש בגרמניום בדיודת קריסטל מסחרית 1N34.
כוונון ידני של דיודת קריסטל
ראשית כל, יש לזהות את הנקודה הרגישה על ידי חיפוש על פני השטח העלולים לאבד בקרוב בגלל הרטט שלה. לכן, כדי להפוך את כל השטח לרגיש כמו ולהימנע מחיפוש בנקודה רגישה, המינרל הזה הוחלף במוליך למחצה המסומם ב- N.
המדען G. W. Pickard בשנת 1906 שיכלל מכשיר זה על ידי ייצור אזור מסוג P מקומי בתוך מוליכים למחצה באמצעות מגע מתכתי מחודד. כדי להפוך אותו ליציב מבחינה חשמלית ומכנית, דיודת מגע נקודה שלמה נעטפה בגוף גלילי על ידי קיבוע נקודת מתכת במקום. למרות שיש דיודות רבות כגון דיודות צומת ומוליכים למחצה מודרניים, עדיין דיודות קריסטל אלה משמשות כ גלאי תדרים למיקרוגל בגלל הקיבול הנמוך שלהם.
אנו מקווים כי לאחר קריאת מאמר זה יתכן וקיבלתם מושג קצר על דיודת הקריסטל. לכל עזרה טכנית בנושא זה וגם בנושא פרויקטים חשמליים ואלקטרוניים , אתה יכול לפרסם את הרעיונות, ההערות וההצעות שלך כדי לעודד קוראים אחרים לשפר את הידע שלהם.
נקודות זיכוי:
- דיודת קריסטל גרמניום מאת מעגל היום
- גלאי דיודות קריסטל מאת אתר היסטוריה
