Dans cet article, nous découvrirons en détail les premières diodes de contact ponctuel et leurs versions modernes qui sont des diodes au germanium.

Ici, nous apprendrons les faits suivants:

Bref historique des diodes de contact ponctuelles
Construction de diodes de contact ponctuelles et de diodes Germanium modernes
Avantages des diodes à contact ponctuel ou des diodes au germanium
Applications des diodes au germanium

Bref historique des diodes de contact ponctuelles

La diode à point de contact est le plus ancien type de diode inventé. Il était extrêmement basique et construit sur un cristal d'un matériau appartenant à un semi-conducteur, comme la galène, la zincite ou le carborundum. La diode a d'abord été utilisée comme un moyen bon marché et efficace de détecter les ondes radio parce qu'elle avait une 'moustache de chat'.

Karl Ferdinand Braun a démontré pour la première fois la 'conduction asymétrique' du courant électrique, entre le cristal et le métal dans une diode à contact ponctuel en 1874.

En 1894, Jagadish Bose a mené la première recherche sur les micro-ondes en utilisant des cristaux comme détecteurs d'ondes radio. Le premier détecteur à cristal a été inventé par Bose en 1901.

G. W. Pickard était principalement responsable de la conversion du détecteur de cristal en un appareil radio utile. Il a commencé à rechercher des éléments de détection en 1902 et a découvert des milliers de composés qui pourraient être utilisés pour faire des jonctions de redressement.

Les propriétés physiques sous-jacentes de ces premières jonctions semi-conductrices à contact ponctuel n'étaient pas connues au moment où elles ont été utilisées. Une étude plus approfondie de ceux-ci dans les années 1930 et 1940 a abouti à la création de dispositifs à semi-conducteurs contemporains.

Construction de la diode de contact ponctuel

Comme le montre la figure ci-dessous, un petit fil en forme de moustache de chat a été utilisé pour entrer en contact avec le cristal. Celui-ci était de préférence en or pour éviter l'oxydation.

Par la suite, d'autres types de détecteurs sont apparus, tels que les coûteuses diodes au germanium et finalement les coûteux tubes détecteurs.

Cela a conduit à la mise en œuvre généralisée de la moustache de chat de point de contact dans les radios sans fil diffusées pendant la Première Guerre mondiale.

Comparé aux semi-conducteurs modernes, le jeu de détecteurs de moustaches ou le jeu de cristaux du chat était loin d'être précis. Le 'whisker' devait être placé manuellement sur le cristal et fixé dans une position particulière. Cependant, en quelques heures de fonctionnement, son efficacité diminuerait et une nouvelle position devait être déterminée.

Bien qu'il ait eu de nombreux inconvénients, le whisker et le cristal ont été les premiers semi-conducteurs utilisés dans les radios sans fil. Dans ces premières années du sans fil, la plupart des amateurs pouvaient se le permettre, les diodes à point de contact fonctionnaient plutôt bien, mais personne ne comprenait comment cela fonctionnait.

Diodes au germanium (diodes de contact ponctuelles modernes)

Les diodes à contact ponctuel sont beaucoup plus efficaces et fiables de nos jours. Comme illustré sur la figure ci-dessous, ils sont constitués d'une puce de germanium de type N sur laquelle est inséré un fin fil de tungstène ou d'or (remplaçant le whisker).

Le fil fait migrer du métal dans le semi-conducteur où il entre en contact avec le germanium. Cela sert d'impureté, formant une minuscule région de type P et établissant la jonction PN.

En raison de la petite taille de la jonction PN, elle ne peut pas tolérer des niveaux de courant élevés. Le plus élevé serait généralement de quelques milliampères. Le courant inverse de la diode à contact ponctuel est supérieur à celui d'une diode au silicium typique. Il s'agit d'une propriété supplémentaire de l'appareil.

Typiquement, cette valeur peut aller de cinq à dix microampères. La tolérance de tension inverse de la diode à point de contact est également inférieure à celle de plusieurs autres diodes au silicium.

La tension inverse maximale que l'appareil peut tolérer est souvent définie comme la tension inverse de crête (PIV). Une valeur de tension inverse typique pour l'une de ces diodes à contact ponctuel est d'environ 70 volts.

Avantages

La diode au germanium, également connue sous le nom de diode à point de contact, semble basique à bien des égards mais présente quelques avantages. Le premier avantage est qu'il est simple à produire.

Une diode à contact ponctuel ne nécessite pas de techniques de diffusion ou de croissance épitaxiale, qui sont normalement nécessaires pour produire une jonction PN plus traditionnelle.

Les fabricants pourraient facilement séparer des parties de germanium de type N, les positionner et y connecter un fil à la jonction de rectification idéale. C'est pourquoi, dans les premières périodes de la technologie des semi-conducteurs, ces diodes ont été largement utilisées.

La facilité d'utilisation de la diode à point de contact est son avantage supplémentaire. La jonction a une capacité extrêmement faible en raison de sa petite taille.

Même si les diodes au silicium ordinaires comme les 1N914 et 1N916 n'ont que des valeurs de quelques picofarads, les diodes à contact ponctuel ont des valeurs encore plus faibles. Cette propriété les rend parfaitement adaptés aux applications radiofréquences.

Enfin et surtout, le germanium utilisé pour fabriquer la diode de contact ponctuel entraîne une chute de tension directe minimale, ce qui la rend parfaite pour une utilisation en tant que détecteur. Par conséquent, la diode nécessite une tension nettement inférieure pour conduire.

“expression booléenne pour l'additionneur complet ”

Contrairement à une diode au silicium, qui nécessite 0,6 volt pour s'allumer, la tension directe typique d'une diode au germanium est à peine de 0,2 volt.

Applications

Si vous êtes un amateur et que vous aimez construire de minuscules postes de radio, vous trouverez peut-être la meilleure application d'une diode de contact ponctuel dans un ensemble de cristaux.

Une forme la plus élémentaire de récepteur radio qui était largement utilisée au début de la radio est connue sous le nom de récepteur radio à cristal. Il est aussi communément appelé ensemble de cristal.

La chose la plus fascinante à propos de cette radio est qu'elle ne nécessite pas d'alimentation externe pour fonctionner. Il émet en fait un signal audio en utilisant la puissance du signal radio reçu par son antenne.

Il tire son nom de son composant le plus important, un détecteur à cristal (diode de contact ponctuel), initialement fabriqué à partir d'un matériau cristallin comme la galène.

Une simple radio à cristal utilisant une diode au germanium à contact ponctuel 1N34 peut être vue dans le schéma suivant.