โครงการที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ หรือโครงการอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าอื่น ๆ ได้รับการออกแบบโดยใช้ส่วนประกอบพื้นฐานในไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งจัดเป็นองค์ประกอบ องค์ประกอบที่เก็บหรือกระจายพลังงานเรียกว่าองค์ประกอบแบบพาสซีฟและองค์ประกอบที่ให้หรือควบคุมพลังงาน - ไหลอย่างเพียงพอเรียกว่าองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ องค์ประกอบพื้นฐานเหล่านี้ ได้แก่ ตัวต้านทานไฟฟ้า , ตัวเหนี่ยวนำ, ไดโอดประเภทต่างๆ ได้แก่ ไดโอดคริสตัลไดโอด Gunn ไดโอด Peltier ไดโอดซีเนอร์ไดโอดอุโมงค์ไดโอด Varactor ฯลฯ Transformers, Capacitors, Semiconductors, ทรานซิสเตอร์, ไทริสเตอร์, วงจรรวม, อุปกรณ์ Optoelectronic , หลอดสูญญากาศ, เซนเซอร์, เมมริสเตอร์, ทรานสดิวเซอร์, ตัวตรวจจับ, เสาอากาศและอื่น ๆ ในบทความนี้เราจะพูดถึงส่วนประกอบ Crystal diode ที่ใช้บ่อยที่สุด
คริสตัลไดโอด
เจอร์เมเนียมคริสตัลไดโอด
ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์หรือไดโอดทางแยก P-N เป็นอุปกรณ์สองขั้วที่อนุญาตให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้นและปิดกั้นการไหลของกระแสในทิศทางอื่น ขั้วทั้งสองนี้เป็นขั้วบวกและขั้วลบ ถ้าแรงดันขั้วบวกมากกว่าแรงดันแคโทดไดโอดจะเริ่มการนำกระแสไดโอดคริสตัลเรียกอีกอย่างว่าไดโอด Cat’s-Whisker หรือ Point-contact diode หรือ Crystals อุปกรณ์ไดโอด - เซมิคอนดักเตอร์ไมโครเวฟเหล่านี้ได้รับการพัฒนาในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเพื่อใช้ใน เครื่องรับและเครื่องตรวจจับไมโครเวฟ .
วงจรคริสตัลไดโอดทำงาน
การทำงานของคริสตัลไดโอดขึ้นอยู่กับความดันของการสัมผัสระหว่างคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์และจุด ประกอบด้วยสองส่วน - คริสตัลรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดเล็กของซิลิกอนชนิด N ซึ่งมีส่วนหนึ่งและลวดเบริลเลียม - ทองแดงอย่างดี, บรอนซ์ - ฟอสเฟอร์และลวดทังสเตนเรียกว่าลวดหนวดแมวที่กดทับคริสตัลเพื่อสร้างส่วนอื่น ในการสร้างพื้นที่ประเภท P รอบ ๆ คริสตัลกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะถูกส่งผ่านไปยังคริสตัลซิลิกอนจาก cat มัสสุในระหว่างการผลิตไดโอดคริสตัลหรือไดโอดจุดสัมผัส ดังนั้นทางแยก PN จึงถูกสร้างขึ้นและมีลักษณะคล้ายกับชุมทาง PN ปกติ
จุดติดต่อไดโอด
แต่ลักษณะของไดโอดคริสตัลแตกต่างจากลักษณะของไดโอด PN-junction ในสภาวะอคติไปข้างหน้าความต้านทานของไดโอดจุดสัมผัสจะสูงเมื่อเทียบกับไดโอด PN-junction ทั่วไป ในสภาวะไบแอสย้อนกลับในกรณีของไดโอดจุดสัมผัสการไหลของกระแสผ่านไดโอดจะไม่เป็นอิสระจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับคริสตัลเช่นเดียวกับในกรณีของไดโอดทางแยก ความจุระหว่าง cat มัสสุและคริสตัลมีค่าน้อยกว่าเมื่อเทียบกับความจุไดโอดทางแยกระหว่างทั้งสองด้านของไดโอด ดังนั้นปฏิกิริยาที่ปรับสมดุลต่อความจุจึงสูงและที่ความถี่สูงกระแสประจุไฟฟ้าขนาดเล็กมากจะไหลในวงจร
สัญลักษณ์แผนผังของคริสตัลไดโอด
โดยทั่วไปเรารู้ว่าไดโอดทางแยก P-N หรือไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ดำเนินการเมื่อแรงดันไฟฟ้าขั้วบวกมากกว่าแรงดันไฟฟ้าแคโทด วงจรสามารถรับรู้ได้สามวิธี: แบบจำลองโดยประมาณแบบจำลองแบบง่ายและแบบจำลองในอุดมคติ วงจรไดโอดคริสตัลที่ทำงานสำหรับแต่ละรุ่นแสดงอยู่ด้านล่าง ถ้าเราใช้แรงดันไปข้างหน้า Vf ลักษณะของไดโอดเป็น Vf เทียบกับ If จะแสดงในรูป
โมเดลโดยประมาณ
โมเดลโดยประมาณของวงจรไดโอดคริสตัลประกอบด้วยไดโอดในอุดมคติที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมความต้านทานไปข้างหน้า Rf และอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น ไดโอดที่แท้จริงต้องเอาชนะ Vo อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นและ VfRf ลดลงภายใน แรงดันตกจะปรากฏทั่วไดโอดเนื่องจากกระแสไฟฟ้าหากไหลผ่านความต้านทานภายใน Rf.
โมเดลโดยประมาณ
ไดโอดจะเริ่มการนำไฟฟ้าก็ต่อเมื่อแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า Vf เกินแรงดันไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น Vo
แบบจำลองที่เรียบง่าย
ในรุ่นนี้จะไม่พิจารณาความต้านทานภายใน Rf ดังนั้นวงจรที่เทียบเท่าจึงประกอบด้วย Vo กั้นที่มีศักยภาพเท่านั้น สำหรับการวิเคราะห์วงจรไดโอดโมเดลนี้ใช้บ่อยที่สุด
แบบจำลองที่เรียบง่าย
แบบจำลองในอุดมคติ
ในรุ่นนี้จะไม่พิจารณาทั้งค่าความต้านทานภายใน Rf และค่า Vo barrier ในความเป็นจริงไม่มีไดโอดในอุดมคติและสันนิษฐานว่ามีไดโอดที่เหมาะสำหรับการวิเคราะห์วงจรไดโอด
แบบจำลองในอุดมคติ
แอพพลิเคชั่น Crystal Diode
ไดโอดเหล่านี้ใช้ในแอพพลิเคชั่นมากมายเช่นเครื่องรับวิทยุคริสตัล ในบทความนี้คริสตัลที่ใช้บ่อยที่สุด การใช้งานไดโอด เช่นวงจรเรียงกระแสไดโอดคริสตัลและเครื่องตรวจจับไดโอดคริสตัลจะกล่าวถึงด้านล่าง
วงจรเรียงกระแสคริสตัลไดโอด
เฟอร์ดินานด์เบราน์นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันในขณะที่ศึกษาลักษณะของผลึกที่นำไฟฟ้าและอิเล็กโทรไลต์ในปี พ.ศ. 2417 ได้ค้นพบผลการแก้ไขที่จุดสัมผัสของโลหะและวัสดุที่เป็นผลึกบางชนิด เมื่อวัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูงสุดไม่สามารถใช้งานได้วงจรเรียงกระแสแบบสัมผัสที่ใช้ตะกั่วซัลไฟด์ที่คิดค้นขึ้น
วงจรเรียงกระแสคริสตัลไดโอด
คริสตัลไดโอดสามารถใช้เป็นวงจรเรียงกระแสเพื่อแปลง AC เป็น DC เนื่องจากมันดำเนินการในทิศทางเดียวและปิดกั้นการไหลของกระแสในทิศทางย้อนกลับซึ่งคล้ายกับไดโอดปกติจึงสามารถใช้ในการออกแบบครึ่งคลื่นคลื่นเต็มและ วงจรเรียงกระแสสะพาน .
เครื่องตรวจจับคริสตัลไดโอด
ในปี 1900 โดยหลักแล้วจะใช้ชุดวิทยุคริสตัลเป็นเครื่องตรวจจับสัญญาณ พื้นผิวคริสตัลสัมผัสกับหัววัดโลหะชั้นดี ดังนั้นไดโอดจุดสัมผัสจึงมีชื่อที่สื่อความหมายเป็นไฟล์ เครื่องตรวจจับแมวมัสสุ . สิ่งเหล่านี้ล้าสมัยและประกอบด้วยลวดโลหะบาง ๆ ที่แหลมขึ้นซึ่งทำหน้าที่เป็นแอโนดและคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นแคโทด ลวดโลหะบางแอโนดนี้เรียกว่าลวดหนวดแมวกดกับผลึกแคโทด เครื่องตรวจจับไดโอดคริสตัลเหล่านี้ได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 1900 และใช้ในการค้นหาจุดร้อนบน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ แคโทดคริสตัลซึ่งปรับด้วยตนเองเพื่อการตรวจจับคลื่นวิทยุที่ดีที่สุด
สิ่งเหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดยใช้ผลึกแร่ galena หรือถ่านหินในปี 1906 แต่ไดโอดล่าสุดส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาโดยใช้ซิลิกอนซีลีเนียมและเจอร์เมเนียม เนื่องจากไดโอดนี้ยอมให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้นดังนั้นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจึงมาจากสัญญาณพาหะที่ได้รับการแก้ไขเพื่อขับเคลื่อนหูฟัง ในปีพ. ศ. 2489 ซิลวาเนียเป็นผู้บุกเบิกการใช้เจอร์เมเนียมเป็นครั้งแรกในไดโอดคริสตัลเชิงพาณิชย์ 1N34
การปรับ Crystal Diode ด้วยตนเอง
ก่อนอื่นต้องระบุจุดที่บอบบางโดยการค้นหาพื้นผิวทั้งหมดซึ่งอาจสูญหายได้ในไม่ช้าเนื่องจากการสั่นสะเทือน ดังนั้นเพื่อให้พื้นผิวทั้งหมดมีความอ่อนไหวและเพื่อหลีกเลี่ยงการค้นหาจุดที่บอบบางแร่ธาตุนี้จึงถูกแทนที่ด้วยเซมิคอนดักเตอร์ N-doped
นักวิทยาศาสตร์ G. W. Pickard ในปีพ. ศ. 2449 ได้ปรับปรุงอุปกรณ์นี้ให้สมบูรณ์แบบโดยการผลิตพื้นที่ประเภท P ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นภายในเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้หน้าสัมผัสโลหะปลายแหลม เพื่อให้มีความเสถียรทางไฟฟ้าและเชิงกลไกไดโอดจุดสัมผัสทั้งจุดถูกห่อหุ้มไว้ในตัวถังทรงกระบอกโดยยึดจุดโลหะเข้าที่ แม้ว่าจะมีไดโอดจำนวนมากเช่นไดโอดทางแยกและเซมิคอนดักเตอร์ที่ทันสมัย แต่ยังคงใช้ไดโอดคริสตัลเหล่านี้เป็น เครื่องตรวจจับความถี่ไมโครเวฟ เนื่องจากความจุต่ำ
เราหวังว่าหลังจากอ่านบทความนี้คุณอาจมีความคิดสั้น ๆ เกี่ยวกับคริสตัลไดโอด สำหรับความช่วยเหลือด้านเทคนิคในหัวข้อนี้และเกี่ยวกับ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถโพสต์ความคิดความคิดเห็นและข้อเสนอแนะเพื่อกระตุ้นให้ผู้อ่านคนอื่น ๆ พัฒนาความรู้
เครดิตภาพ:
- เจอร์เมเนียมคริสตัลไดโอดโดย วงจร
- เครื่องตรวจจับคริสตัลไดโอดโดย ประวัติศาสตร์เว็บไซต์
