Verbindingsdiodes

Er was wat historische ruwe olie, maar bruikbare waren enkele historische ruwe, maar bruikbare halfgeleidergelijkrichters voordat materialen met een hoge zuiverheid beschikbaar waren. Ferdinand Braun vond in 1874 een op loodsulfide, PbS gebaseerde, puntcontactgelijkrichter uit. Koperoxide-gelijkrichters werden in 1924 als stroomgelijkrichters gebruikt. De voorwaartse spanningsval is 0,2 V. De lineaire karakteristieke curve is misschien de reden waarom Cu₂ O werd gebruikt als gelijkrichter voor de AC-schaal op op D'Arsonval gebaseerde multimeters. Deze diode is ook lichtgevoelig.

Seleniumoxide-gelijkrichters werden gebruikt voordat moderne vermogensdiode-gelijkrichters beschikbaar kwamen. Deze en de Cu₂ O-gelijkrichters waren polykristallijne apparaten. Foto-elektrische cellen werden ooit gemaakt van selenium.

Vóór halfgeleiders

Vóór het moderne halfgeleidertijdperk was een vroege diodetoepassing een radiofrequentie detector , die audio herstelde van een radiosignaal. De "halfgeleider" was een polykristallijn stuk van het mineraal galena, loodsulfide, PbS. Een puntige metalen draad die bekend staat als een kattenbakkebaard in contact werd gebracht met een vlek op een kristal in het polykristallijne mineraal. (Figuur hieronder) De operator deed zijn best om een ​​"gevoelige" plek op de galena te vinden door de snorharen van de kat te bewegen. Vermoedelijk waren er P- en N-type vlekken willekeurig verdeeld over het kristal vanwege de variabiliteit van ongecontroleerde onzuiverheden. Minder vaak werd het minerale ijzerpyriet, dwaas goud, gebruikt, evenals het mineraal carborundum, siliciumcarbide, SiC, een andere detector, onderdeel van een. Vermoedelijk waren er P- en N-type vlekken willekeurig verdeeld over het kristal vanwege de variabiliteit van ongecontroleerde onzuiverheden. Minder vaak werd het mineraal ijzer pyriet, dwaas goud, gebruikt, evenals het mineraal carborundum, siliciumcarbide, SiC, een andere detector, onderdeel van een vossengatradio , bestond uit een geslepen potlood dat aan een gebogen veiligheidsspeld was gebonden en een roestig blauw wegwerpbaar scheermesje aanraakte. Deze moesten allemaal worden gezocht naar een gevoelige plek, die gemakkelijk verloren ging door trillingen.

Kristaldetector

Door het mineraal te vervangen door een N-gedoteerde halfgeleider (figuur hieronder (a) ) wordt het hele oppervlak gevoelig, zodat zoeken naar een gevoelige plek niet langer nodig was. Dit apparaat werd in 1906 door G.W. Pickard geperfectioneerd. Het puntige metalen contact produceerde een gelokaliseerd P-type gebied in de halfgeleider. De metalen punt was vastgezet en de hele puntcontactdiode ingekapseld in een cilindrisch lichaam voor mechanische en elektrische stabiliteit. (Figuur hieronder (d)) Merk op dat de kathodebalk op het schema overeenkomt met de balk op de fysieke verpakking.

Siliciumpuntcontactdiodes leverden een belangrijke bijdrage aan de radar in de Tweede Wereldoorlog door giga-hertz radiofrequentie-echosignalen in de radarontvanger te detecteren. Het concept dat duidelijk moet worden gemaakt, is dat de puntcontactdiode tientallen jaren voorafging aan de junctiediode en moderne halfgeleiders. Zelfs tot op de dag van vandaag is de puntcontactdiode een praktisch middel voor microgolffrequentiedetectie vanwege zijn lage capaciteit. Germanium-puntcontactdiodes waren ooit gemakkelijker verkrijgbaar dan ze nu zijn, en genieten de voorkeur voor de lagere 0,2 V voorwaartse spanning in sommige toepassingen, zoals kristalradio's met eigen voeding. Puntcontactdiodes, hoewel gevoelig voor grote bandbreedte, hebben een lage stroomcapaciteit in vergelijking met junctiediodes.

Moderne diodes

Dwarsdoorsnede van siliciumdiode:(a) puntcontactdiode, (b) junctiediode, (c) schematisch symbool, (d) klein signaaldiodepakket.

De meeste diodes zijn tegenwoordig silicium junctiediodes. De doorsnede in figuur hierboven (b) ziet er iets complexer uit dan een eenvoudige PN-overgang; het is echter nog steeds een PN-knooppunt. Beginnend bij de kathodeaansluiting, de N ⁺ geeft aan dat dit gebied zwaar gedoteerd is, wat niets te maken heeft met polariteit. Dit vermindert de serieweerstand van de diode. De N ^- regio is licht gedoteerd zoals aangegeven door de (-). Lichte doping produceert een diode met een hogere doorslagspanning, belangrijk voor hoogspanningsgelijkrichterdiodes. Lagere spanningsdiodes, zelfs laagspanningsgelijkrichters, zouden lagere voorwaartse verliezen hebben met zwaardere doping. Het zwaarste niveau van doping produceert zenerdiodes die zijn ontworpen voor een lage doorslagspanning. Zware dotering verhoogt echter de omgekeerde lekstroom. De P ⁺ gebied bij het anodecontact is een zwaar gedoteerde P-type halfgeleider, een goede contactstrategie. Met glas ingekapselde junctiediodes met klein signaal zijn in staat tot 10 tot 100 mA stroom. In plastic of keramiek ingekapselde stroomgelijkrichterdiodes verwerken tot 1000 ampère stroom.

BEOORDELING:

• Puntcontactdiodes hebben uitstekende hoogfrequente karakteristieken, bruikbaar tot ver in de microgolffrequenties.
• Verbindingsdiodes variëren in grootte van kleine signaaldiodes tot vermogensgelijkrichters met een vermogen van duizenden ampères.
• Het niveau van doping in de buurt van de kruising bepaalt de omgekeerde doorslagspanning. Lichte doping produceert een hoogspanningsdiode. Zware dotering produceert een lagere doorslagspanning en verhoogt de omgekeerde lekstroom. Zenerdiodes hebben een lagere doorslagspanning vanwege zware doping.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad PN-knooppunten