En este artículo, aprenderemos de manera integral sobre los primeros diodos de contacto puntual y sus versiones modernas, que son diodos de germanio.
Aquí aprenderemos los siguientes datos:
- Breve historia de los diodos de contacto puntual
- Construcción de diodos de contacto puntual y diodos de germanio modernos.
- Ventajas de los diodos de contacto puntual o diodos de germanio
- Aplicaciones de diodos de germanio
Breve historia de los diodos de contacto puntual
El diodo de contacto puntual es el tipo más antiguo de diodo inventado. Era extremadamente básico y estaba construido sobre un cristal de un material perteneciente a un semiconductor, como la galena, la zincita o el carborundum. El diodo se utilizó por primera vez como una forma económica y eficiente de detectar ondas de radio porque tenía un 'bigotes de gato'.
Karl Ferdinand Braun demostró por primera vez la 'conducción asimétrica' de la corriente eléctrica entre el cristal y el metal en un diodo de contacto puntual en 1874.
En 1894, Jagadish Bose realizó la primera investigación de microondas utilizando cristales como detectores de ondas de radio. El primer detector de cristal fue inventado por Bose en 1901.
G. W. Pickard fue el principal responsable de convertir el detector de cristal en un útil dispositivo de radio. Comenzó a investigar elementos detectores en 1902 y descubrió miles de compuestos que podrían utilizarse para hacer uniones rectificadoras.
Las propiedades físicas subyacentes de estas primeras uniones de semiconductores de contacto puntual no se conocían en el momento en que se emplearon. El estudio adicional sobre ellos en las décadas de 1930 y 1940 dio como resultado la creación de dispositivos semiconductores contemporáneos.
Construcción de diodo de contacto de punto
Como se ve en la figura a continuación, se usó un alambre diminuto con forma de bigote de gato para hacer contacto con el cristal. Este era preferiblemente uno hecho de oro para evitar la oxidación.
Posteriormente, surgieron otros tipos de detectores, como los costosos diodos de germanio y, en última instancia, los costosos tubos detectores.
Esto condujo a la implementación generalizada del bigote de gato de punto de contacto en las radios inalámbricas de transmisión durante la Primera Guerra Mundial.
En comparación con los semiconductores modernos, el conjunto detector de bigotes de gato o el conjunto de cristal no eran ni mucho menos precisos. El 'bigot' tenía que colocarse manualmente en el cristal y fijarse en una posición particular. Sin embargo, a las pocas horas de funcionamiento, su eficacia disminuiría y sería necesario determinar una nueva posición.
Aunque tenía muchos inconvenientes, el bigote y el cristal fueron los primeros semiconductores empleados en las radios inalámbricas. En aquellos primeros años de la tecnología inalámbrica, la mayoría de los aficionados podían permitírselo, los diodos de contacto funcionaban bastante bien, pero nadie entendía cómo funcionaba.
Diodos de germanio (diodos de contacto de punto modernos)
Los diodos de contacto puntual son mucho más eficientes y fiables hoy en día. Como se ilustra en la siguiente figura, están hechos de un chip de germanio tipo N en el que se inserta un fino alambre de tungsteno o de oro (en sustitución del bigote).
El alambre hace que algo de metal migre hacia el semiconductor donde entra en contacto con el germanio. Esto sirve como una impureza, formando una diminuta región de tipo P y estableciendo la unión PN.
Debido al diminuto tamaño de la unión PN, no puede tolerar altos niveles de corriente. El más alto sería típicamente unos pocos miliamperios. La corriente inversa del diodo de contacto puntual es mayor que la de un diodo de silicio típico. Esta es una propiedad adicional del dispositivo.
Por lo general, este valor puede oscilar entre cinco y diez microamperios. La tolerancia de voltaje inverso del diodo de contacto puntual también es más baja que la de varios otros diodos de silicio.
El voltaje inverso máximo que el dispositivo puede tolerar, a menudo se define como el voltaje inverso máximo (PIV). Un valor de voltaje inverso típico para uno de estos diodos de contacto puntual es de aproximadamente 70 voltios.
ventajas
El diodo de germanio, también conocido como diodo de contacto puntual, parece básico en muchos aspectos, pero tiene algunas ventajas. La primera ventaja es que es simple de producir.
Un diodo de contacto puntual no requiere técnicas de difusión o crecimiento epitaxial, que normalmente se necesitan para producir una unión PN más tradicional.
Los fabricantes podrían separar fácilmente partes de germanio tipo N, colocarlas y conectarles un cable en la unión de rectificación ideal. Por eso, en los períodos iniciales de la tecnología de semiconductores, estos diodos se utilizaron ampliamente.
La facilidad de uso del diodo de contacto puntual es su ventaja adicional. La unión tiene una capacitancia extremadamente baja debido a su pequeño tamaño.
Incluso mientras que los diodos de silicio ordinarios comunes como el 1N914 y el 1N916 solo tienen valores de unos pocos picofaradios, los diodos de contacto puntual tienen valores aún más bajos. Esta propiedad los hace muy adecuados para aplicaciones de radiofrecuencia.
Por último, pero no menos importante, el germanio utilizado para fabricar el diodo de contacto puntual da como resultado una caída de tensión directa mínima, lo que lo hace perfecto para su uso como detector. Por lo tanto, el diodo requiere un voltaje significativamente más bajo para conducir.
A diferencia de un diodo de silicio, que requiere 0,6 voltios para encenderse, el voltaje directo típico de un diodo de germanio es de apenas 0,2 voltios.
Aplicaciones
Si es un aficionado y le gusta construir equipos de radio diminutos, entonces puede encontrar la mejor aplicación de un diodo de contacto puntual en un equipo de cristal.
La forma más básica de receptor de radio que se usó ampliamente en los primeros días de la radio se conoce como receptor de radio de cristal. También se conoce comúnmente como conjunto de cristal.
Lo más fascinante de esta radio es que no requiere alimentación externa para funcionar. En realidad, genera una señal de audio utilizando la potencia de la señal de radio que se recibe a través de su antena.
Recibe su nombre de su componente más importante, un detector de cristal (diodo de contacto puntual), que inicialmente se fabricó a partir de un material cristalino como la galena.
Una radio de cristal simple que usa un diodo de germanio de contacto puntual 1N34 se puede ver en el siguiente diagrama.
Para el artículo completo y la descripción del circuito, puede consultar la siguiente publicación:
construir un equipo de radio de cristal
