في هذه المقالة سوف نتعرف بشكل شامل على الثنائيات ذات النقاط المبكرة ، وإصداراتها الحديثة وهي ثنائيات الجرمانيوم.

“كيفية معرفة ما إذا كان المرشح تمريرًا مرتفعًا أم تمريرًا منخفضًا ”

هنا سوف نتعلم الحقائق التالية:

تاريخ موجز لثنائيات التلامس النقطية
بناء الثنائيات النقطية وثنائيات الجرمانيوم الحديثة
مزايا الثنائيات النقطية أو الثنائيات الجرمانيوم
تطبيقات ثنائيات الجرمانيوم

تاريخ موجز لثنائيات نقطة الاتصال

يعتبر الصمام الثنائي النقطي هو أقدم نوع تم اختراعه. كانت أساسية للغاية ومبنية على بلورة من مادة تنتمي إلى أشباه الموصلات ، مثل galena أو zincite أو carborundum. تم استخدام الصمام الثنائي لأول مرة كطريقة رخيصة وفعالة لاكتشاف موجات الراديو لأنه يحتوي على 'شارب قطة'.

أظهر كارل فيرديناند براون لأول مرة 'التوصيل غير المتماثل' للتيار الكهربائي ، بين الكريستال والمعدن في صمام ثنائي نقطة اتصال في عام 1874.

في عام 1894 ، أجرى Jagadish Bose أول بحث في الميكروويف باستخدام البلورات ككاشفات موجات الراديو. اخترع Bose أول كاشف بلوري في عام 1901.

كان G.W. Pickard مسؤولاً بشكل أساسي عن تحويل جهاز الكشف البلوري إلى جهاز راديو مفيد. بدأ البحث عن عناصر الكاشف في عام 1902 واكتشف آلاف المركبات التي يمكن استخدامها لتصحيح الوصلات.

لم تكن الخصائص الفيزيائية الأساسية لتقاطعات أشباه الموصلات ذات النقاط المبكرة معروفة في الوقت الذي تم توظيفهم فيه. أدت المزيد من الدراسات عليها في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين إلى إنشاء أجهزة أشباه موصلات معاصرة.

بناء نقطة الاتصال ديود

كما هو موضح في الشكل أدناه ، تم استخدام سلك صغير يشبه الطولي للقطط للاتصال بالبلور. يفضل أن يكون هذا مصنوعًا من الذهب لمنع الأكسدة.

بعد ذلك ، ظهرت أنواع أخرى من أجهزة الكشف ، مثل الثنائيات الجرمانيوم المكلفة وأنابيب الكاشف المكلفة في النهاية.

أدى ذلك إلى التطبيق الواسع النطاق لشعر قطط نقطة الاتصال في أجهزة الراديو اللاسلكية أثناء الحرب العالمية الأولى.

“الموجة الجيبية هي مثال شائع يستخدم لتوضيح إشارة تناظرية. ”

عند مقارنتها بأشباه الموصلات الحديثة ، فإن مجموعة أدوات الكشف عن شارب القط أو مجموعة الكريستال لم تكن دقيقة في أي مكان. كان يجب وضع 'الطولي' يدويًا على الكريستال وتثبيته في موضع معين. ومع ذلك ، في غضون ساعات قليلة من التشغيل ، ستنخفض فعاليته ويحتاج الأمر إلى تحديد موقع جديد.

على الرغم من وجود العديد من العيوب ، إلا أن الطولي والكريستال كانا أول أشباه موصلات تستخدم في أجهزة الراديو اللاسلكية. في تلك السنوات الأولى من الاتصال اللاسلكي ، كان معظم الهواة قادرين على تحمل ذلك ، وعملت ثنائيات نقطة الاتصال بشكل جيد إلى حد ما ، لكن لم يفهم أحد كيفية عملها.

الثنائيات الجرمانيوم (الثنائيات نقطة الاتصال الحديثة)

تعتبر الثنائيات ذات نقطة التلامس أكثر كفاءة وموثوقية في الوقت الحاضر. كما هو موضح في الشكل أدناه ، فهي مصنوعة من شريحة من الجرمانيوم من النوع N يتم إدخال سلك من التنجستن أو الذهب (بدلاً من الطولي).

يتسبب السلك في انتقال بعض المعدن إلى أشباه الموصلات حيث يتصل بالجرمانيوم. هذا بمثابة شوائب ، وتشكيل منطقة صغيرة من النوع P وإنشاء تقاطع PN.

نظرًا لحجم تقاطع PN الصغير ، فإنه غير قادر على تحمل مستويات التيار المرتفعة. سيكون الأعلى عادةً بضعة مللي أمبير. يكون التيار العكسي للديود النقطي أكبر من الصمام الثنائي السليكوني النموذجي. هذه خاصية إضافية للجهاز.

عادة قد تتراوح هذه القيمة من خمسة إلى عشرة ميكرو أمبير. كما أن تحمل الجهد العكسي لنقطة الاتصال الثنائي أقل من العديد من ثنائيات السيليكون الأخرى.

غالبًا ما يتم تعريف الحد الأقصى للجهد العكسي الذي يمكن للجهاز تحمله على أنه ذروة الجهد العكسي (PIV). تبلغ قيمة الجهد العكسي النموذجية لأحد هذه الثنائيات ذات نقطة التلامس 70 فولت تقريبًا.

مزايا

يبدو الصمام الثنائي الجرمانيوم ، المعروف أيضًا باسم الصمام الثنائي النقطي ، أساسيًا من نواح كثيرة ولكن له بعض المزايا. الميزة الأولى هي سهولة الإنتاج.

لا يتطلب الصمام الثنائي التلامسي الانتشار أو تقنيات النمو الفوقي ، والتي تكون مطلوبة عادةً لإنتاج تقاطع PN أكثر تقليدية.

يمكن للمصنعين بسهولة فصل أجزاء من الجرمانيوم من النوع N ووضعها وتوصيل سلك بها عند تقاطع التصحيح المثالي. لهذا السبب ، في الفترات الأولية لتكنولوجيا أشباه الموصلات ، تم استخدام هذه الثنائيات على نطاق واسع.

سهولة استخدام الصمام الثنائي لنقطة الاتصال هي ميزته الإضافية. التقاطع ذو سعة منخفضة للغاية بسبب حجمه الصغير.

حتى في حين أن ثنائيات السيليكون العادية الشائعة مثل 1N914 و 1N916 تحتوي فقط على قيم قليلة من البيكوفاراد ، فإن الثنائيات ذات نقطة التلامس لها قيم أقل. هذه الخاصية تجعلها مناسبة للغاية لتطبيقات التردد الراديوي.

أخيرًا وليس آخرًا ، ينتج عن الجرمانيوم المستخدم في تصنيع الصمام الثنائي التلامسي النقطي انخفاضًا ضئيلًا في الجهد الأمامي ، مما يجعله مثاليًا للاستخدام ككاشف. لذلك ، يتطلب الصمام الثنائي جهدًا أقل بكثير للتوصيل.

على عكس الصمام الثنائي السليكوني ، الذي يتطلب 0.6 فولت للتشغيل ، فإن الجهد الأمامي النموذجي لصمام ثنائي الجرمانيوم بالكاد يبلغ 0.2 فولت.

التطبيقات

إذا كنت هاويًا وترغب في إنشاء أجهزة راديو صغيرة ، فقد تجد أفضل تطبيق لصمام ثنائي نقطة الاتصال في مجموعة بلورية.

يُعرف الشكل الأساسي لجهاز استقبال الراديو الذي كان مستخدمًا على نطاق واسع في الأيام الأولى للراديو باسم مستقبل الراديو البلوري. ومن المعروف أيضًا باسم مجموعة الكريستال.

الشيء الأكثر روعة في هذا الراديو هو أنه لا يتطلب طاقة خارجية لتشغيله. يقوم في الواقع بعمل إشارة صوتية باستخدام قوة إشارة الراديو التي يتم استقبالها من خلال الهوائي الخاص بها.

وقد اشتق اسمه من أهم مكوناته ، وهو كاشف الكريستال (صمام ثنائي نقطة التلامس) ، والذي تم تصنيعه في البداية من مادة بلورية مثل galena.