Le projets basés sur un microcontrôleur ou d'autres projets électroniques et électriques sont conçus en utilisant certains composants de base en électricité et en électronique, qui sont classés comme des éléments. Les éléments qui stockent ou dissipent l'énergie appelés éléments passifs, et les éléments qui fournissent ou fournissent un flux d'énergie contrôlé sont appelés éléments actifs. Ces éléments de base comprennent résistances électriques , Inducteurs, différents types de diodes y compris les diodes Crystal, les diodes Gunn, les diodes Peltier, les diodes Zener, les diodes Tunnel, les diodes Varactor, etc. Transformateurs, condensateurs, semi-conducteurs, transistors, thyristors, circuits intégrés, Appareils optoélectroniques , Tubes à vide, capteurs, memristor, transducteurs, détecteurs, antennes et ainsi de suite. Dans cet article, nous allons discuter de la diode Crystal composant la plus fréquemment utilisée.
Diode de cristal
Diode en cristal de germanium
La diode semi-conductrice ou diode de jonction P-N est un dispositif à deux bornes qui permet au courant de ne circuler que dans une direction et bloque la circulation du courant dans une autre direction. Ces deux bornes sont l'anode et la cathode. Si la tension de l'anode est supérieure à la tension de la cathode, la diode commence la conduction. La diode cristal est également appelée diode Cat's-whisk ou diode de contact ponctuel ou cristaux. Ces diodes micro-ondes-semi-conducteurs ont été développés pendant la Seconde Guerre mondiale pour être utilisés dans le récepteurs et détecteurs micro-ondes .
Circuit de diode de cristal fonctionnant
Le fonctionnement de la diode à cristal dépend de la pression de contact entre le cristal semi-conducteur et la pointe. Il se compose de deux sections - un petit cristal rectangulaire de silicium de type N avec une section, et un fil fin béryllium-cuivre, bronze-phosphore et tungstène appelé fil de moustache Cat qui appuie contre le cristal pour former une autre section. Pour former une région de type P autour du cristal, un courant important est passé au cristal de silicium à partir de la moustache de chat pendant la fabrication de la diode à cristal ou de la diode de contact ponctuel. Par conséquent, une jonction PN est formée et elle se comporte comme une jonction PN normale.
Diode de contact ponctuel
Mais, les caractéristiques de la diode à cristal sont différentes des caractéristiques de la diode à jonction PN. Dans la condition de polarisation directe, la résistance de la diode de contact ponctuel est élevée par rapport à la diode à jonction PN générale. Dans la condition de polarisation inverse, dans le cas d'une diode de contact ponctuel, le flux de courant à travers la diode n'est pas aussi indépendant de la tension appliquée au cristal que dans le cas de la diode de jonction. La capacité entre la moustache de chat et le cristal est inférieure à la capacité de la diode de jonction entre les deux côtés de la diode. Ainsi, la réactance due à la capacité est élevée et à haute fréquence un très faible courant capacitif circule dans le circuit.
Symbole schématique de la diode en cristal
En général, on sait que la diode de jonction P-N ou la diode semi-conductrice est conductrice lorsque la tension d'anode est supérieure à la tension de cathode. Le circuit peut être réalisé de trois manières: modèle approximatif, modèle simplifié et modèle idéal. Le circuit de diode à cristal fonctionnant pour chaque modèle est illustré ci-dessous. Si nous appliquons une tension directe Vf, alors les caractéristiques de la diode comme Vf vs If sont indiquées sur la figure.
Modèle approximatif
Le modèle approximatif du circuit de diode à cristal se compose d'une diode idéale connectée en série, d'une résistance directe Rf et d'une barrière de potentiel Vo. La diode proprement dite doit surmonter la barrière de potentiel Vo et la chute interne VfRf. La chute de tension apparaît à travers la diode en raison du courant Si circule à travers la résistance interne Rf.
Modèle approximatif
La diode ne démarre la conduction que si la tension directe appliquée Vf dépasse la tension de barrière de potentiel Vo.
Modèle simplifié
Dans ce modèle, la résistance interne Rf n'est pas prise en compte. Par conséquent, le circuit équivalent se compose uniquement de la barrière de potentiel Vo. Pour l'analyse des circuits à diodes, ce modèle est le plus fréquemment utilisé.
Modèle simplifié
Modèle idéal
Dans ce modèle, la résistance interne Rf et la barrière de potentiel Vo ne sont pas prises en compte. En fait, il n'y a pratiquement pas de diodes idéales et on suppose qu'il existe des diodes idéales pour certaines analyses de circuits à diodes.
Modèle idéal
Applications de diode à cristal
Ces diodes sont utilisées dans de nombreuses applications comme le récepteur radio à cristal. Dans cet article, le cristal le plus fréquemment utilisé applications de diode comme le redresseur à diode à cristal et le détecteur à diode à cristal sont mentionnés ci-dessous.
Redresseur de diode à cristal
Le physicien allemand Ferdinand Braun en étudiant les caractéristiques des cristaux conducteurs d'électricité et d'électrolytes en 1874, découvrit l'effet de rectification au point de contact des métaux et de certains matériaux cristallins. Lorsque les matériaux les plus purs n'étaient pas disponibles, le redresseur à contact ponctuel à base de sulfure de plomb inventé.
Redresseur de diode à cristal
La diode à cristal peut être utilisée comme redresseur pour convertir le courant alternatif en courant continu. Comme il ne conduit que dans un seul sens et bloque le flux de courant dans le sens inverse, similaire à la diode normale, il peut être utilisé pour concevoir la demi-onde, la pleine onde et circuits redresseurs en pont .
Détecteur à diode de cristal
Dans les années 1900, il est principalement utilisé dans un ensemble radio à cristal comme détecteur de signal. La surface cristalline entre en contact avec la fine sonde métallique. Ainsi, la diode de contact ponctuel a reçu un nom descriptif en tant que détecteur de moustaches de chat . Ceux-ci sont obsolètes et consistent en un fil métallique fin et aiguisé agissant comme une anode et un cristal semi-conducteur agissant comme cathode. Ce fil métallique mince d'anode appelé fil de moustache du chat est pressé contre le cristal de la cathode. Ces détecteurs à diode à cristal ont été développés au début des années 1900 et utilisés pour trouver le point chaud sur le matériau semi-conducteur cathode à cristal qui est ajustée manuellement pour la meilleure détection des ondes radio.
Celles-ci ont été principalement développées en utilisant des cristaux minéraux de galène ou un morceau de charbon en 1906, mais la plupart des diodes récentes sont développées en utilisant du silicium, du sélénium et du germanium. Comme cette diode ne permet la circulation du courant que dans un seul sens, la tension continue est donc fournie par le signal de porteuse redressé pour piloter le casque. En 1946, Sylvania a été le pionnier de l'utilisation du germanium pour la première fois dans la diode à cristal commerciale 1N34.
Réglage manuel de la diode à cristal
Tout d'abord, le point sensible doit être identifié en recherchant toute la surface qui peut être bientôt perdue à cause de sa vibration. Ainsi, pour rendre toute la surface aussi sensible et pour éviter de rechercher des points sensibles, ce minéral a été remplacé par un semi-conducteur dopé N.
Le scientifique G. W. Pickard en 1906 a perfectionné cet appareil en produisant une région de type P localisée dans le semi-conducteur à l'aide d'un contact métallique pointu. Pour la rendre électriquement et mécaniquement stable, toute la diode de contact ponctuel a été encapsulée dans un corps cylindrique en fixant une pointe métallique en place. Même s'il existe de nombreuses diodes telles que des diodes de jonction et des semi-conducteurs modernes, ces diodes à cristal sont encore utilisées comme détecteurs de fréquence micro-ondes en raison de leur faible capacité.
Nous espérons qu'après avoir lu cet article, vous aurez peut-être une brève idée de la diode à cristal. Pour toute aide technique sur ce sujet et aussi sur projets électriques et électroniques , vous pouvez publier vos idées, commentaires et suggestions pour encourager d'autres lecteurs à améliorer leurs connaissances.
Crédits photo:
- Diode à cristal de germanium par circuit aujourd'hui
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