Neste artigo, aprenderemos de forma abrangente sobre os primeiros diodos de contato pontual e suas versões modernas, que são diodos de germânio.

Aqui vamos aprender os seguintes fatos:

Breve história dos diodos de contato pontual
Construção de diodos de contato pontual e diodos de germânio modernos
Vantagens dos diodos de contato pontual ou diodos de germânio
Aplicações de diodos de germânio

Breve História dos Diodos de Contato de Ponto

O diodo de contato pontual é o tipo mais antigo de diodo inventado. Era extremamente básico e construído sobre um cristal de um material pertencente a um semicondutor, como galena, zincita ou carborundum. O diodo foi utilizado pela primeira vez como uma maneira barata e eficiente de detectar ondas de rádio porque tinha um 'bigode de gato'.

Karl Ferdinand Braun demonstrou pela primeira vez a 'condução assimétrica' da corrente elétrica, entre cristal e metal em um diodo de contato pontual em 1874.

Em 1894, Jagadish Bose realizou a primeira pesquisa de microondas usando cristais como detectores de ondas de rádio. O primeiro detector de cristal foi inventado por Bose em 1901.

“Expressão booleana de somador de 2 bits ”

G. W. Pickard foi o principal responsável por converter o detector de cristal em um dispositivo de rádio útil. Ele começou a pesquisar elementos detectores em 1902 e descobriu milhares de compostos que poderiam ser utilizados para fazer junções retificadoras.

As propriedades físicas subjacentes dessas junções semicondutoras de ponto de contato inicial não eram conhecidas no momento em que foram empregadas. Mais estudos sobre eles nas décadas de 1930 e 1940 resultaram na criação de dispositivos semicondutores contemporâneos.

Construção do Diodo de Contato de Ponto

Como visto na figura abaixo, um pequeno fio semelhante a um bigode de gato foi usado para entrar em contato com o cristal. Este era de preferência um feito de ouro para evitar a oxidação.

Posteriormente, surgiram outros tipos de detectores, como diodos de germânio caros e tubos detectores caros.

Isso levou à implementação generalizada do bigode de gato de ponto de contato em rádios sem fio durante a Primeira Guerra Mundial.

Quando comparado aos semicondutores modernos, o conjunto de detectores de bigode ou conjunto de cristais do gato não era nem de longe preciso. O 'bigode' tinha que ser colocado manualmente no cristal e fixado em uma determinada posição. No entanto, dentro de algumas horas de operação, sua eficácia diminuiria e uma nova posição precisava ser determinada.

Embora tivesse muitas desvantagens, o bigode e o cristal foram os primeiros semicondutores empregados em rádios sem fio. Naqueles primeiros anos de wireless, a maioria dos amadores podia pagar por isso, os diodos de contato pontual funcionavam muito bem, mas ninguém entendia como funcionava.

Diodos de germânio (diodos de contato de ponto moderno)

Os diodos de contato pontual são muito mais eficientes e confiáveis hoje em dia. Conforme ilustrado na figura abaixo, eles são feitos de um chip de germânio tipo N no qual é inserido um fio fino de tungstênio ou ouro (substituindo o bigode).

O fio faz com que algum metal migre para o semicondutor, onde entra em contato com o germânio. Isso serve como uma impureza, formando uma pequena região do tipo P e estabelecendo a junção PN.

Devido ao pequeno tamanho da junção PN, ela é incapaz de tolerar altos níveis de corrente. O mais alto seria tipicamente alguns miliampères. A corrente reversa do diodo de contato pontual é maior que a de um diodo de silício típico. Esta é uma propriedade adicional do dispositivo.

Normalmente, esse valor pode variar de cinco a dez microamperes. A tolerância de tensão reversa do diodo de contato pontual também é menor do que a de vários outros diodos de silício.

A tensão reversa máxima que o dispositivo pode tolerar é geralmente definida como a tensão inversa de pico (PIV). Um valor típico de tensão reversa para um desses diodos de contato pontual é de aproximadamente 70 volts.

Vantagens

O diodo de germânio, também conhecido como diodo de contato pontual, parece básico de várias maneiras, mas tem algumas vantagens. A primeira vantagem é que é simples de produzir.

Um diodo de contato pontual não requer técnicas de difusão ou crescimento epitaxial, que normalmente são necessárias para produzir uma junção PN mais tradicional.

Os fabricantes poderiam facilmente separar partes de germânio do tipo N, posicioná-las e conectar um fio a elas na junção de retificação ideal. É por isso que, nos períodos iniciais da tecnologia de semicondutores, esses diodos foram amplamente utilizados.

A facilidade de uso do diodo de contato pontual é sua vantagem adicional. A junção tem uma capacitância extremamente baixa devido ao seu tamanho minúsculo.

Mesmo enquanto os diodos de silício comuns como o 1N914 e o 1N916 têm valores de apenas alguns picofarads, os diodos de contato pontual têm valores ainda mais baixos. Esta propriedade os torna altamente adequados para aplicações de radiofrequência.

Por último, mas não menos importante, o germânio usado para fabricar o diodo de contato pontual resulta em uma queda de tensão direta mínima, o que o torna perfeito para uso como detector. Portanto, o diodo requer uma tensão significativamente menor para conduzir.

Em contraste com um diodo de silício, que requer 0,6 volts para ligar, a tensão direta típica de um diodo de germânio dificilmente é de 0,2 volts.

Formulários

Se você é um hobby e gosta de construir pequenos aparelhos de rádio, então você pode encontrar a melhor aplicação de um diodo de contato pontual em um conjunto de cristal.

Uma forma mais básica de receptor de rádio que foi amplamente utilizada nos primeiros dias de rádio é conhecida como receptor de rádio de cristal. Também é comumente conhecido como um conjunto de cristais.

A coisa mais fascinante sobre este rádio é que ele não requer energia externa para operar. Na verdade, faz sinal de áudio usando a potência do sinal de rádio que é recebido através de sua antena.

Recebe o nome de seu componente mais significativo, um detector de cristal (diodo de contato pontual), que foi inicialmente fabricado a partir de um material cristalino como a galena.

Um rádio de cristal simples usando um diodo de germânio de contato pontual 1N34 pode ser visto no diagrama a seguir.