Funcionamento e aplicações do circuito de diodo de cristal

Funcionamento e aplicações do circuito de diodo de cristal

O projetos baseados em microcontroladores ou outros eletrônicos e projetos elétricos são concebidos usando alguns componentes básicos em elétricos e eletrônicos, que são classificados como elementos. Os elementos que armazenam ou dissipam energia chamados de elementos passivos, e os elementos que fornecem ou fornecem fluxo de energia totalmente controlado são chamados de elementos ativos. Esses elementos básicos incluem resistores elétricos , Indutores, diferentes tipos de diodos incluindo diodos de cristal, diodos Gunn, diodos Peltier, diodos Zener, diodos de túnel, diodos varator, etc. Transformadores, capacitores, semicondutores, transistores, tiristores, circuitos integrados, Dispositivos optoeletrônicos , Tubos de vácuo, sensores, memristor, transdutores, detectores, antenas e, assim por diante. Neste artigo, vamos discutir sobre o componente de diodo de cristal usado com mais frequência.

Diodo de Cristal

Diodo de Cristal de Germânio

Diodo de Cristal de Germânio

O diodo semicondutor ou diodo de junção P-N é um dispositivo de dois terminais que permite que a corrente flua apenas em uma direção e bloqueia o fluxo de corrente em outra direção. Esses dois terminais são ânodo e cátodo. Se a voltagem do ânodo for maior que a voltagem do cátodo, o diodo começa a conduzir. O diodo de cristal também é chamado de diodo de bigode de gato ou diodo de contato de ponto ou cristais Esses dispositivos semicondutores de micro-ondas de diodos foram desenvolvidos durante a Segunda Guerra Mundial para serem usados ​​no receptores e detectores de microondas .




Funcionamento do circuito de diodo de cristal

A operação do diodo cristalino depende da pressão de contato entre o cristal semicondutor e o ponto. Ele consiste em duas seções - um pequeno cristal retangular de silício tipo N com uma seção e um fio fino de berílio-cobre, bronze-fósforo e tungstênio chamado de fio de bigode Cat que pressiona contra o cristal para formar outra seção. Para formar a região do tipo P em torno do cristal, uma grande corrente é passada para o cristal de silício do bigode do gato durante a fabricação do diodo de cristal ou diodo de contato de ponto. Portanto, uma junção PN é formada e se comporta de maneira semelhante à junção PN normal.

Ponto de Diodo de Contato

Ponto de Diodo de Contato

Porém, as características do diodo de cristal são diferentes das características do diodo de junção PN. Na condição de polarização direta, a resistência do diodo de contato do ponto é alta em comparação com o diodo de junção PN geral. Na condição de polarização reversa, no caso do diodo de contato pontual, o fluxo de corrente através do diodo não é tão independente da tensão aplicada ao cristal como no caso do diodo de junção. A capacitância entre o bigode do gato e o cristal é menor em comparação com a capacitância do diodo de junção entre os dois lados do diodo. Assim, a reatância devido à capacitância é alta e, em alta frequência, uma corrente capacitiva muito pequena flui no circuito.

Símbolo Esquemático do Diodo de Cristal

Símbolo Esquemático do Diodo de Cristal

Em geral, sabemos que o diodo de junção P-N ou diodo semicondutor conduz quando a voltagem do ânodo é maior do que a voltagem do cátodo. O circuito pode ser realizado de três maneiras: modelo aproximado, modelo simplificado e modelo ideal. O circuito de diodo de cristal funcionando para cada modelo é mostrado abaixo. Se aplicarmos uma tensão direta Vf, as características do diodo como Vf vs If serão mostradas na figura.

Modelo Aproximado

O modelo aproximado do circuito de diodo de cristal consiste em diodo ideal conectado em série, resistência direta Rf e barreira de potencial Vo. O diodo real deve superar a barreira de potencial Vo e a queda interna VfRf. A queda de tensão aparece no diodo devido à corrente se flui através da resistência interna Rf.


Modelo Aproximado

Modelo Aproximado

O diodo inicia a condução apenas se a tensão direta aplicada Vf ultrapassar a tensão potencial da barreira Vo.

Modelo Simplificado

Neste modelo, a resistência interna Rf não é considerada. Portanto, o circuito equivalente consiste apenas na barreira de potencial Vo. Para análise de circuito de diodo, este modelo é usado com mais frequência.

Modelo Simplificado

Modelo Simplificado

Modelo ideal

Neste modelo, a resistência interna Rf e a barreira de potencial Vo não são consideradas. Na verdade, praticamente não existem diodos ideais e presume-se que existam diodos ideais para algumas análises de circuito de diodo.

Modelo ideal

Modelo ideal

Aplicações de diodo de cristal

Esses diodos são usados ​​em muitas aplicações, como receptor de rádio de cristal. Neste artigo, o cristal mais usado aplicações de diodo como retificador de diodo de cristal e detector de diodo de cristal são mencionados abaixo.

Retificador de Diodo de Cristal

O físico alemão Ferdinand Braun ao estudar as características dos cristais que conduzem eletricidade e eletrólitos em 1874, descobriu o efeito de retificação no ponto de contato dos metais e alguns materiais cristalinos. Quando os materiais de mais alta pureza não estavam disponíveis, o retificador de contato pontual à base de sulfeto de chumbo inventado.

Retificador de Diodo de Cristal

Retificador de Diodo de Cristal

O diodo de cristal pode ser usado como um retificador para converter CA em CC. Como ele conduz apenas em uma direção e bloqueia o fluxo de corrente na direção reversa, semelhante ao diodo normal, pode ser usado para projetar a meia onda, a onda completa e circuitos retificadores de ponte .

Detector de Diodo de Cristal

Em 1900, ele é usado principalmente em um rádio de cristal como detector de sinal. A superfície do cristal entra em contato com a sonda metálica fina. Assim, o diodo de contato do ponto recebeu um nome descritivo como um detector de bigode de gato . Eles são obsoletos e consistem em um fio de metal fino e afiado que atua como um ânodo e um cristal semicondutor que atua como um cátodo. Este fino fio de metal anodo denominado como fio de bigode do gato é pressionado contra o cristal catódico. Esses detectores de diodo de cristal foram desenvolvidos no início de 1900 e usados ​​para encontrar o ponto quente no material semicondutor cátodo de cristal que é ajustado manualmente para a melhor detecção de ondas de rádio.

Estes foram desenvolvidos principalmente usando cristais minerais de galena ou um pedaço de carvão em 1906, mas a maioria dos diodos recentes estão sendo desenvolvidos usando silício, selênio e germânio. Como esse diodo permite o fluxo de corrente apenas em uma direção, a tensão CC é fornecida pelo sinal portador retificado para conduzir os fones de ouvido. Em 1946, a Sylvania foi pioneira no uso de germânio pela primeira vez no diodo de cristal comercial 1N34.

Ajuste manual do diodo de cristal

Ajuste manual do diodo de cristal

Em primeiro lugar, o ponto sensível precisa ser identificado, vasculhando toda a superfície, que pode ser perdida em breve por causa de sua vibração. Portanto, para tornar toda a superfície sensível e evitar a busca em pontos sensíveis, esse mineral foi substituído por semicondutor dopado com N.

O cientista G. W. Pickard em 1906 aperfeiçoou este dispositivo produzindo uma região localizada do tipo P dentro do semicondutor usando contato de metal pontiagudo. Para torná-lo elétrica e mecanicamente estável, todo o ponto de contato do diodo foi encapsulado em um corpo cilíndrico fixando um ponto de metal no lugar. Embora existam muitos diodos, como diodos de junção e semicondutores modernos, esses diodos de cristal ainda estão sendo usados ​​como detectores de frequência de microondas devido à sua baixa capacitância.

Esperamos que, depois de ler este artigo, você tenha uma breve idéia sobre o diodo de cristal. Para qualquer ajuda técnica neste tópico e também sobre projetos elétricos e eletrônicos , você pode postar suas idéias, comentários e sugestões para incentivar outros leitores a aprimorar seus conhecimentos.

Créditos fotográficos: