ザ・ マイクロコントローラーベースのプロジェクト または他の電子機器および電気プロジェクトは、要素として分類される電気および電子機器のいくつかの基本的なコンポーネントを使用して設計されています。パッシブ要素と呼ばれるエネルギーを蓄積または放散する要素、および制御されたエネルギーフローを提供または提供する要素はアクティブ要素と呼ばれます。これらの基本的な要素は次のとおりです。 電気抵抗器 、インダクタ、 さまざまな種類のダイオード クリスタルダイオード、ガンダイオード、ペルチェダイオード、ツェナーダイオード、トンネルダイオード、バラクターダイオードなどが含まれます。トランス、コンデンサ、半導体、トランジスタ、サイリスタ、集積回路、 オプトエレクトロニクスデバイス 、真空管、センサー、メモリスタ、トランスデューサー、検出器、アンテナなど。この記事では、最も頻繁に使用されるコンポーネントの鉱石検波器について説明します。
鉱石検波器
ゲルマニウム鉱石検波器
半導体ダイオードまたはP-N接合ダイオードは、電流が一方向にのみ流れることを可能にし、別の方向への電流の流れを遮断する2端子デバイスです。これらの2つの端子はアノードとカソードです。アノード電圧がカソード電圧よりも大きい場合、ダイオードは導通を開始します。クリスタルダイオードは、キャットウィスカーダイオードまたはポイントコンタクトダイオードまたはクリスタルとも呼ばれます。これらのダイオードマイクロ波半導体デバイスは、第二次世界大戦中に開発され、 マイクロ波受信機と検出器 。
結晶ダイオード回路の動作
結晶ダイオードの動作は、半導体結晶と点の間の接触圧力に依存します。これは2つのセクションで構成されています。1つのセクションを持つN型シリコンの小さな長方形の結晶と、結晶を押して別のセクションを形成するCatウィスカーワイヤーと呼ばれる細いベリリウム銅、青銅、およびタングステンワイヤーです。結晶の周囲にP型領域を形成するために、結晶ダイオードまたは点接触ダイオードの製造中に、キャットウィスカーからシリコン結晶に大電流が流れます。したがって、PN接合が形成され、通常のPN接合と同様に動作します。
点接触ダイオード
ただし、水晶ダイオードの特性は、PN接合ダイオードの特性とは異なります。順方向バイアス状態では、点接触ダイオードの抵抗は一般的なPN接合ダイオードに比べて高くなります。逆バイアス状態では、点接触ダイオードの場合、ダイオードを流れる電流は、接合ダイオードの場合ほど結晶に印加される電圧に依存しません。キャットウィスカと水晶の間の静電容量は、ダイオードの両側の間の接合ダイオードの静電容量と比較して小さくなっています。したがって、静電容量によるリアクタンスは高く、高周波では非常に小さな容量性電流が回路に流れます。
鉱石検波器の回路図記号
一般に、P-N接合ダイオードまたは半導体ダイオードは、アノード電圧がカソード電圧よりも大きい場合に導通することがわかっています。回路は、近似モデル、簡略化モデル、理想モデルの3つの方法で実現できます。各モデルで動作する鉱石検波回路を以下に示します。順方向電圧Vfを印加すると、Vf対Ifとしてのダイオードの特性が図に示されます。
近似モデル
鉱石検波回路の近似モデルは、直列接続された理想ダイオード、順方向抵抗Rf、およびポテンシャル障壁Voで構成されています。実際のダイオードは、ポテンシャル障壁Voと内部降下VfRfを克服する必要があります。内部抵抗Rfに電流が流れると、ダイオードの両端に電圧降下が発生します。
近似モデル
ダイオードは、印加された順方向電圧Vfがポテンシャル障壁電圧Voを超えた場合にのみ導通を開始します。
簡略化されたモデル
このモデルでは、内部抵抗Rfは考慮されていません。したがって、等価回路はポテンシャル障壁Voのみで構成されます。ダイオード回路解析では、このモデルが最も頻繁に使用されます。
簡略化されたモデル
理想的なモデル
このモデルでは、内部抵抗Rfとポテンシャル障壁Voの両方は考慮されていません。実際、実際には理想的なダイオードはなく、いくつかのダイオード回路解析には理想的なダイオードがあると想定されています。
理想的なモデル
結晶ダイオードアプリケーション
これらのダイオードは、鉱石ラジオ受信機などの多くのアプリケーションで使用されています。この記事では、最も頻繁に使用されるクリスタル ダイオードアプリケーション 鉱石検波器や鉱石検波器などは以下のとおりです。
鉱石検波器
ドイツの物理学者フェルディナントブラウンは、1874年に電気と電解質を伝導する結晶の特性を研究しているときに、金属といくつかの結晶材料の接触点での整流効果を発見しました。最高純度の材料が入手できなかったとき、発明された硫化鉛ベースの点接触整流器。
鉱石検波器
鉱石検波器は、ACをDCに変換するための整流器として使用できます。通常のダイオードと同様に一方向にのみ伝導し、逆方向の電流を遮断するため、半波、全波、 ブリッジ整流回路 。
鉱石検波器
1900年代には、主に信号検出器として鉱石ラジオセットで使用されていました。結晶表面が微細な金属プローブと接触します。したがって、点接触ダイオードは、 猫のウィスカー検出器 。これらは廃止されており、アノードとして機能する細くて鋭利な金属線と、カソードとして機能する半導体結晶で構成されています。猫のひげワイヤーと呼ばれるこの陽極の細い金属線は、陰極の結晶に押し付けられます。これらの鉱石検波器は1900年代初頭に開発され、上のホットスポットを見つけるために使用されました。 半導体材料 最良の電波検出のために手動で調整される水晶陰極。
これらは主に1906年に方鉛鉱または石炭片を使用して開発されましたが、最近のダイオードのほとんどはシリコン、セレン、ゲルマニウムを使用して開発されています。このダイオードは一方向にのみ電流を流すため、DC電圧は整流されたキャリア信号によってヘッドホンを駆動するために提供されます。 1946年、シルバニアは商用鉱石検波器1N34で初めてゲルマニウムの使用を開拓しました。
鉱石検波器の手動調整
まず、振動のためにすぐに失われる可能性のある表面全体を検索して、敏感なスポットを特定する必要があります。そのため、表面全体を高感度にし、高感度スポットの検索を回避するために、この鉱物をNドープ半導体に置き換えました。
科学者G.W. Pickardは、1906年に、尖った金属接点を使用して半導体内に局所的なP型領域を生成することにより、このデバイスを完成させました。電気的および機械的に安定させるために、金属点を所定の位置に固定することにより、点接触ダイオード全体を円筒形の本体にカプセル化しました。接合ダイオードや最新の半導体など多くのダイオードがありますが、それでもこれらの水晶ダイオードは マイクロ波周波数検出器 静電容量が小さいためです。
この記事を読んだ後、鉱石検波器について簡単に理解できたと思います。このトピックに関する技術的なヘルプと 電気および電子プロジェクト 、アイデア、コメント、提案を投稿して、他の読者に知識の向上を促すことができます。
写真クレジット：
- ゲルマニウム鉱石検波器 今日のサーキット
- による鉱石検波器 historywebsite
