この記事では、初期の点接触ダイオードと、ゲルマニウム ダイオードである最新バージョンについて包括的に学びます。
“携帯電話充電器の配線図 ”
ここで、次の事実を学びます。
- 点接触ダイオードの歴史
- ポイントコンタクトダイオードと最新のゲルマニウムダイオードの構造
- ポイントコンタクトダイオードまたはゲルマニウムダイオードの利点
- ゲルマニウム ダイオードの応用
ポイントコンタクトダイオードの歴史
ポイント コンタクト ダイオードは、発明された最も古いタイプのダイオードです。それは非常に基本的なもので、方鉛鉱、ジンクサイト、またはカーボランダムなどの半導体に属する物質の結晶上に構築されていました。ダイオードは、「猫のひげ」を持っていたため、電波を検出するための安価で効率的な方法として最初に利用されました。
Karl Ferdinand Braun は、1874 年にポイント コンタクト ダイオードの結晶と金属の間の電流の「非対称伝導」を初めて実証しました。
1894 年、Jagadish Bose は水晶を電波検出器として使用した最初のマイクロ波研究を実施しました。 1901年にボーズが最初の水晶検出器を発明しました。
G. W. Pickard は、主に水晶検出器を有用な無線デバイスに変換する責任を負いました。彼は 1902 年に検出素子の研究を開始し、整流接合の作成に利用できる何千もの化合物を発見しました。
これらの初期の点接触半導体接合の基礎となる物理的特性は、それらが採用された時点では知られていませんでした。 1930 年代と 1940 年代にそれらがさらに研究され、現在の半導体デバイスが作成されました。
ポイントコンタクトダイオードの構造
下の図に見られるように、猫のひげのような小さなワイヤーが水晶に接触するために使用されました。これは、酸化を防ぐために金でできていることが望ましい。
その後、高価なゲルマニウム ダイオードや最終的には高価な検出管など、他の種類の検出器が登場しました。
これにより、第一次世界大戦中の放送用ワイヤレス ラジオで点接触の猫のひげが広く使用されるようになりました。
現代の半導体と比較すると、猫のヒゲ検出器セットや水晶セットはどこまでも正確ではありませんでした。 「ウィスカー」は手作業で水晶の上に置き、特定の位置に固定する必要がありました。しかし、運用から数時間以内にその効果が低下するため、新しい位置を決定する必要がありました。
多くの欠点がありましたが、ウィスカーと水晶はワイヤレス ラジオに採用された最初の半導体でした。ワイヤレスの初期の頃、ほとんどの愛好家はこれを買う余裕があり、点接触ダイオードはかなりうまく機能しましたが、それがどのように動作するかを誰も理解していませんでした.
ゲルマニウム ダイオード (最新のポイント コンタクト ダイオード)
点接触ダイオードは、今日でははるかに効率的で信頼性があります。下図のように、N型ゲルマニウムのチップにタングステンや金の細いワイヤー（ウィスカの代わり）を挿入したものです。
ワイヤは、一部の金属を半導体に移動させ、そこでゲルマニウムと接触させます。これは不純物として働き、小さな P 型領域を形成し、PN 接合を確立します。
PN ジャンクションはサイズが小さいため、高電流レベルに耐えることができません。通常、最高値は数ミリアンペアです。点接触ダイオードの逆電流は、一般的なシリコン ダイオードの逆電流よりも大きくなります。これは、デバイスの追加プロパティです。
通常、この値は 5 ～ 10 マイクロアンペアの範囲です。また、点接触ダイオードの逆電圧耐性は、他のいくつかのシリコン ダイオードよりも低くなっています。
デバイスが許容できる最大逆電圧は、多くの場合、ピーク逆電圧 (PIV) として定義されます。これらの点接触ダイオードの 1 つの典型的な逆電圧値は、およそ 70 ボルトです。
利点
点接触ダイオードとしても知られるゲルマニウム ダイオードは、多くの点で基本的なように見えますが、いくつかの利点があります。第一の利点は、製造が簡単であるということです。
ポイント コンタクト ダイオードは、従来の PN 接合を生成するために通常必要とされる拡散またはエピタキシャル成長技術を必要としません。
メーカーは、N 型ゲルマニウムの部品を簡単に分離して配置し、理想的な整流接合部でワイヤを接続することができました。これが、半導体技術の初期に、これらのダイオードが広く使用された理由です。
点接触ダイオードの使いやすさは、その追加の利点です。接合部はサイズが小さいため、静電容量が非常に低くなります。
1N914 や 1N916 などの一般的な通常のシリコン ダイオードの値は数ピコファラッドしかありませんが、ポイント コンタクト ダイオードの値はさらに低くなります。この特性により、高周波アプリケーションに非常に適しています。
最後になりましたが、点接触ダイオードの製造に使用されるゲルマニウムは、順方向電圧降下を最小限に抑え、検出器としての使用に最適です。したがって、ダイオードが導通するために必要な電圧は大幅に低くなります。
スイッチをオンにするために 0.6 ボルトを必要とするシリコン ダイオードとは対照的に、ゲルマニウム ダイオードの典型的な順方向電圧はほとんど 0.2 ボルトです。
アプリケーション
あなたが愛好家で、小さなラジオ セットを作るのが好きなら、水晶セットにポイント コンタクト ダイオードの最適なアプリケーションが見つかるかもしれません。
ラジオの黎明期に広く使用されたラジオ受信機の最も基本的な形式は、水晶ラジオ受信機として知られています。クリスタルセットとしても知られています。
このラジオの最も魅力的な点は、動作に外部電源を必要としないことです。アンテナで受信した無線信号の電力を使って実際に音声信号を作ります。
その名前は、最初は方鉛鉱のような結晶材料から製造された、その最も重要なコンポーネントである結晶検出器 (点接触ダイオード) に由来しています。
ポイント コンタクト ゲルマニウム ダイオード 1N34 を使用した単純なクリスタル ラジオを次の図に示します。
回路の完全な記事と説明については、次の投稿を参照してください。
クリスタルラジオセットを組み立てる
