Funcionamiento y aplicaciones del circuito de diodo de cristal

Funcionamiento y aplicaciones del circuito de diodo de cristal

los proyectos basados ​​en microcontroladores u otros proyectos de electrónica y electricidad se diseñan utilizando algunos componentes básicos en electricidad y electrónica, que se clasifican como elementos. Los elementos que almacenan o disipan energía se denominan elementos pasivos, y los elementos que proporcionan o suministran flujo de energía controlado se denominan elementos activos. Estos elementos básicos incluyen resistencias eléctricas , Inductores, diferentes tipos de diodos incluyendo diodos de cristal, diodos Gunn, diodos Peltier, diodos Zener, diodos túnel, diodos Varactor, etc. Transformadores, condensadores, semiconductores, transistores, tiristores, circuitos integrados, Dispositivos optoelectrónicos , Tubos de vacío, sensores, memristor, transductores, detectores, antenas, etc. En este artículo, vamos a discutir sobre el componente Diodo de cristal más utilizado.

Diodo de cristal

Diodo de cristal de germanio

Diodo de cristal de germanio



El diodo semiconductor o diodo de unión P-N es un dispositivo de dos terminales que permite que la corriente fluya solo en una dirección y bloquea el flujo de corriente en otra dirección. Estos dos terminales son ánodo y cátodo. Si el voltaje del ánodo es mayor que el voltaje del cátodo, entonces el diodo inicia la conducción. El diodo de cristal también se llama diodo de bigotes de gato o diodo de contacto puntual o cristales. Estos dispositivos semiconductores de microondas de diodos fueron desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial para ser utilizados en el receptores y detectores de microondas .




Funcionamiento del circuito de diodo de cristal

El funcionamiento del diodo de cristal depende de la presión de contacto entre el cristal semiconductor y la punta. Consta de dos secciones: un pequeño cristal rectangular de silicio tipo N con una sección, y un alambre fino de berilio-cobre, bronce-fósforo y tungsteno llamado cable de bigotes Cat que presiona contra el cristal para formar otra sección. Para formar una región de tipo P alrededor del cristal, se pasa una gran corriente al cristal de silicio desde el bigote del gato durante la fabricación del diodo de cristal o del diodo de contacto puntual. Por lo tanto, se forma una unión PN y se comporta de manera similar a la unión PN normal.

Diodo de contacto puntual

Diodo de contacto puntual



Pero, las características del diodo de cristal son diferentes de las características del diodo de unión PN. En la condición de polarización directa, la resistencia del diodo de contacto puntual es alta en comparación con el diodo de unión PN general. En la condición de polarización inversa, en el caso del diodo de contacto puntual, el flujo de corriente a través del diodo no es tan independiente del voltaje aplicado al cristal como lo es en el caso del diodo de unión. La capacitancia entre el bigote del gato y el cristal es menor en comparación con la capacitancia del diodo de unión entre ambos lados del diodo. Por tanto, la reactancia debida a la capacitancia es alta ya alta frecuencia fluye una corriente capacitiva muy pequeña en el circuito.

Símbolo esquemático del diodo de cristal

Símbolo esquemático del diodo de cristal

En general, sabemos que el diodo de unión PN o el diodo semiconductor conduce cuando el voltaje del ánodo es mayor que el voltaje del cátodo. El circuito se puede realizar de tres formas: modelo aproximado, modelo simplificado y modelo ideal. El circuito de diodo de cristal que funciona para cada modelo se muestra a continuación. Si aplicamos un voltaje directo Vf, entonces las características del diodo como Vf vs If se muestran en la figura.



Modelo aproximado

El modelo aproximado del circuito de diodo de cristal consiste en un diodo ideal conectado en serie, una resistencia directa Rf y una barrera de potencial Vo. El diodo real tiene que superar la barrera de potencial Vo y la caída interna VfRf. La caída de voltaje aparece a través del diodo debido a la corriente Si fluye a través de la resistencia interna Rf.


Modelo aproximado

Modelo aproximado

El diodo inicia la conducción solo si la tensión directa aplicada Vf supera la tensión de barrera potencial Vo.

Modelo simplificado

En este modelo, no se considera la resistencia interna Rf. Por tanto, el circuito equivalente consta únicamente de la barrera de potencial Vo. Para el análisis de circuitos de diodos, este modelo se utiliza con mayor frecuencia.

Modelo simplificado

Modelo simplificado

Modelo ideal

En este modelo, no se consideran ni la resistencia interna Rf ni la barrera potencial Vo. De hecho, prácticamente no existen diodos ideales y se supone que existen diodos ideales para algunos análisis de circuitos de diodos.

Modelo ideal

Modelo ideal

Aplicaciones de diodos de cristal

Estos diodos se utilizan en muchas aplicaciones como el receptor de radio de cristal. En este artículo, el cristal más utilizado aplicaciones de diodos como rectificador de diodo de cristal y detector de diodo de cristal se mencionan a continuación.

Rectificador de diodo de cristal

El físico alemán Ferdinand Braun mientras estudiaba las características de los cristales conductores de electricidad y electrolitos en 1874, descubrió el efecto de rectificación en el punto de contacto de los metales y algunos materiales cristalinos. Cuando los materiales de mayor pureza no estaban disponibles, se inventó el rectificador de contacto puntual basado en sulfuro de plomo.

Rectificador de diodo de cristal

Rectificador de diodo de cristal

El diodo de cristal se puede utilizar como rectificador para convertir la CA en CC. Como conduce solo en una dirección y bloquea el flujo de corriente en la dirección inversa como similar al diodo normal, se puede usar para diseñar la media onda, onda completa y circuitos de puente rectificador .

Detector de diodos de cristal

En la década de 1900, se utiliza principalmente en un equipo de radio de cristal como detector de señales. La superficie de cristal hace contacto con la fina sonda metálica. Por lo tanto, el diodo de contacto puntual obtuvo un nombre descriptivo como detector de bigotes de gato . Estos son obsoletos y consisten en un alambre de metal fino y afilado que actúa como ánodo y un cristal semiconductor que actúa como cátodo. Este alambre de metal delgado de ánodo llamado alambre de bigotes de gato se presiona contra el cristal del cátodo. Estos detectores de diodos de cristal se desarrollaron a principios de 1900 y se utilizaron para encontrar el punto caliente en el material semiconductor cátodo de cristal que se ajusta manualmente para la mejor detección de ondas de radio.

Estos se desarrollaron principalmente mediante el uso de cristales minerales galena o un trozo de carbón en 1906, pero la mayoría de los diodos recientes se están desarrollando utilizando silicio, selenio y germanio. Como este diodo permite el flujo de corriente solo en una dirección, la tensión de CC es proporcionada por la señal portadora rectificada para activar los auriculares. En 1946, Sylvania fue pionera en el uso de germanio por primera vez en el diodo de cristal comercial 1N34.

Ajuste manual del diodo de cristal

Ajuste manual del diodo de cristal

En primer lugar, el punto sensible debe identificarse buscando en toda la superficie que pronto se puede perder debido a su vibración. Entonces, para hacer que toda la superficie sea tan sensible y para evitar buscar puntos sensibles, este mineral fue reemplazado por semiconductor dopado con N.

El científico G. W. Pickard en 1906 perfeccionó este dispositivo al producir una región de tipo P localizada dentro del semiconductor utilizando un contacto metálico puntiagudo. Para hacerlo eléctrica y mecánicamente estable, el diodo de contacto de punto completo se encapsuló en un cuerpo cilíndrico fijando una punta de metal en su lugar. Aunque hay muchos diodos, como diodos de unión y semiconductores modernos, estos diodos de cristal se utilizan como detectores de frecuencia de microondas debido a su baja capacitancia.

Esperamos que después de leer este artículo tenga una breve idea sobre el diodo de cristal. Para cualquier ayuda técnica sobre este tema y también sobre proyectos eléctricos y electrónicos , puede publicar sus ideas, comentarios y sugerencias para animar a otros lectores a mejorar sus conocimientos.

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