In questo articolo impareremo in modo esauriente i primi diodi di contatto puntuale e le loro versioni moderne che sono diodi al germanio.

Qui impareremo i seguenti fatti:

Breve storia dei diodi a contatto puntuale
Costruzione di diodi puntiformi e moderni diodi al germanio
Vantaggi dei diodi a contatto puntiforme o dei diodi al germanio
Applicazioni dei diodi al germanio

Breve storia dei diodi a contatto puntuale

Il diodo punto-contatto è il più antico tipo di diodo inventato. Era estremamente semplice e costruito su un cristallo di un materiale appartenente a un semiconduttore, come galena, zincite o carborundum. Il diodo è stato inizialmente utilizzato come un modo economico ed efficiente per rilevare le onde radio perché aveva i 'baffi di gatto'.

Karl Ferdinand Braun dimostrò per la prima volta la 'conduzione asimmetrica' della corrente elettrica, tra cristallo e metallo in un diodo a contatto puntuale nel 1874.

Nel 1894, Jagadish Bose condusse la prima ricerca sulle microonde utilizzando i cristalli come rivelatori di onde radio. Il primo rivelatore di cristalli fu inventato da Bose nel 1901.

GW Pickard è stato il principale responsabile della conversione del rivelatore di cristalli in un utile dispositivo radio. Iniziò a ricercare elementi rivelatori nel 1902 e scoprì migliaia di composti che potevano essere utilizzati per creare giunzioni rettificatrici.

Le proprietà fisiche sottostanti di queste prime giunzioni a semiconduttore a contatto puntuale non erano note al momento in cui sono state impiegate. Ulteriori studi su di essi negli anni '30 e '40 hanno portato alla creazione di dispositivi a semiconduttori contemporanei.

Costruzione del diodo a contatto puntuale

Come si vede nella figura sotto, per entrare in contatto con il cristallo è stato utilizzato un filo sottile simile a un baffo di gatto. Questo era preferibilmente uno fatto d'oro per prevenire l'ossidazione.

Successivamente, sono emersi altri tipi di rivelatori, come costosi diodi al germanio e, in definitiva, costosi tubi rivelatori.

“come collegare l'interruttore a due vie? ”

Ciò ha portato all'implementazione diffusa dei baffi di gatto a contatto puntuale nelle radio wireless trasmesse durante la prima guerra mondiale.

Rispetto ai moderni semiconduttori, il set di rilevatori di baffi del gatto o il set di cristalli non era affatto accurato. Il 'baffi' doveva essere posizionato manualmente sul cristallo e fissato in una posizione particolare. Tuttavia, entro poche ore dall'operatività, la sua efficacia sarebbe diminuita ed era necessario determinare una nuova posizione.

Sebbene avesse molti inconvenienti, il baffo e il cristallo furono i primi semiconduttori impiegati nelle radio wireless. In quei primi anni di wireless, la maggior parte degli hobbisti poteva permetterselo, i diodi a contatto puntuale funzionavano piuttosto bene, ma nessuno capiva come funzionava.

Diodi al germanio (diodi a contatto puntiformi moderni)

Al giorno d'oggi i diodi a contatto puntuale sono molto più efficienti e affidabili. Come illustrato nella figura sottostante, sono costituiti da una scheggia di germanio di tipo N su cui è inserito un filo sottile di tungsteno o d'oro (in sostituzione del baffo).

“come usare il diodo zener ”

Il filo fa migrare del metallo nel semiconduttore dove entra in contatto con il germanio. Questo funge da impurità, formando una minuscola regione di tipo P e stabilendo la giunzione PN.

A causa delle dimensioni ridotte della giunzione PN, non è in grado di tollerare livelli di corrente elevati. Il massimo sarebbe in genere di pochi milliampere. La corrente inversa del diodo a contatto puntuale è maggiore di quella di un tipico diodo al silicio. Questa è una proprietà aggiuntiva del dispositivo.

Tipicamente questo valore può variare da cinque a dieci microampere. Anche la tolleranza della tensione inversa del diodo punto-contatto è inferiore a quella di molti altri diodi al silicio.

La massima tensione inversa che il dispositivo può tollerare, è spesso definita come tensione inversa di picco (PIV). Un tipico valore di tensione inversa per uno di questi diodi a contatto puntuale è di circa 70 volt.

Vantaggi

Il diodo al germanio, noto anche come diodo a contatto puntuale, appare in molti modi di base, ma presenta alcuni vantaggi. Il primo vantaggio è che è semplice da produrre.

Un diodo punto-contatto non richiede tecniche di diffusione o crescita epitassiale, che normalmente sono necessarie per produrre una giunzione PN più tradizionale.

I produttori potrebbero facilmente separare parti di germanio di tipo N, posizionarle e collegarvi un filo alla giunzione di rettifica ideale. Questo è il motivo per cui, nei periodi iniziali della tecnologia dei semiconduttori, questi diodi erano ampiamente utilizzati.

La facilità d'uso del diodo a contatto puntuale è il suo ulteriore vantaggio. La giunzione ha una capacità estremamente bassa a causa delle sue dimensioni ridotte.

Anche se i comuni diodi al silicio ordinari come 1N914 e 1N916 hanno solo valori di pochi picofarad, i diodi a contatto puntuale hanno valori ancora più bassi. Questa proprietà li rende altamente adatti per applicazioni a radiofrequenza.

Ultimo ma non meno importante, il germanio utilizzato per produrre il diodo a contatto puntiforme si traduce in una caduta di tensione diretta minima, che lo rende perfetto per l'uso come rivelatore. Pertanto, il diodo richiede una tensione notevolmente inferiore per condurre.

A differenza di un diodo al silicio, che richiede 0,6 volt per accendersi, la tipica tensione diretta di un diodo al germanio è appena 0,2 volt.

Applicazioni

Se sei un hobbista e ti piace costruire piccoli apparecchi radio, potresti trovare la migliore applicazione di un diodo a contatto puntuale in un set di cristalli.

Una forma più elementare di ricevitore radio che era ampiamente utilizzata nei primi giorni della radio è nota come ricevitore radio a cristallo. È anche comunemente noto come un set di cristalli.

La cosa più affascinante di questa radio è che non richiede alimentazione esterna per funzionare. In realtà produce un segnale audio utilizzando la potenza del segnale radio ricevuto attraverso la sua antenna.

Prende il nome dal suo componente più significativo, un rivelatore di cristalli (diodo a contatto puntuale), inizialmente prodotto da un materiale cristallino come la galena.

Una semplice radio a cristallo che utilizza un diodo al germanio a contatto puntiforme 1N34 può essere vista nel diagramma seguente.