锗二极管的发展史/构造/优点/应用

在本文中，我们将全面了解早期的点接触二极管及其现代版本，即锗二极管。

在这里，我们将了解以下事实：

点接触二极管简史

点接触二极管和现代锗二极管的构造

点接触二极管或锗二极管的优点

锗二极管的应用

点接触二极管简史

点接触二极管是发明的最古老的二极管类型。它是非常基本的，建立在属于半导体的材料晶体上，例如方铅矿，锌矿或碳化硅。二极管最初被用作检测无线电波的廉价而有效的方法，因为它有“猫须”。

卡尔·费迪南德·布劳恩（Karl Ferdinand Braun）于1874年首次在点接触二极管中展示了晶体和金属之间电流的“不对称传导”。

1894年，Jagadish Bose首次使用晶体作为无线电波探测器进行微波研究。第一个晶体探测器是由 Bose 于 1901 年发明的。

G. W. Pickard主要负责将晶体探测器转换为有用的无线电设备。他于1902年开始研究检测器元件，并发现了数千种可用于制造整流结的化合物。

这些早期点接触半导体结的潜在物理性质在被使用时尚不清楚。在 1930 年代和 1940 年代对它们的进一步研究导致了当代半导体器件的诞生。

点接触二极管的构造

如下图所示，用猫的胡须状细线接触晶体。这最好是用金制成的，以防止氧化。

随后，出现了其他类型的探测器，例如昂贵的锗二极管和最终昂贵的探测器管。

这导致第一次世界大战期间在广播无线电中广泛实施点接触猫须。

与现代半导体相比，猫的晶须探测器组或晶体组远不准确。“晶须”必须手动放置在晶体上并固定在特定位置。然而，在运作的几个小时内，其效力就会下降，需要确定一个新的职位。

虽然它有很多缺点，但晶须和晶体是无线电中使用的第一种半导体。在无线技术的早期，大多数业余爱好者都能负担得起，点接触二极管运行良好，但没有人了解它是如何工作的。

锗二极管（现代点接触二极管）

如今，点接触二极管更加高效和可靠。如下图所示，它们由N型锗芯片制成，其上插入细钨或金线（取代晶须）。

导线导致一些金属迁移到半导体中，在那里它与锗接触。这充当杂质，形成微小的P型区域并建立PN结。

由于PN结的尺寸很小，它无法承受高电流水平。最高值通常为几毫安。点接触二极管的反向电流大于典型硅二极管的反向电流。这是设备的附加属性。

通常，该值的范围为5到10微安。点接触二极管的反向电压容差也低于其他几种硅二极管。

器件可以承受的最大反向电压通常定义为峰值反向电压（PIV）。其中一个点接触二极管的典型反向电压值约为 70 伏。

优势

锗二极管，也称为点接触二极管，在许多方面看起来很基本，但有一些优点。第一个优点是生产简单。

点接触二极管不需要扩散或外延生长技术，而扩散或外延生长技术通常是产生更传统的PN结所必需的。

制造商可以很容易地分离N型锗的部分，定位它们，并在理想的整流结处连接一根电线。这就是为什么在半导体技术的初期，这些二极管被广泛使用的原因。

点接触二极管的易用性是其额外的优势。结由于其微小的尺寸而具有极低的电容。

即使像1N914和1N916这样的普通硅二极管只有几皮法的值，但点接触二极管的值甚至更低。这一特性使其非常适合射频应用。

最后但并非最不重要的一点是，用于制造点接触二极管的锗产生最小的正向压降，这使其非常适合用作检测器。因此，二极管需要明显较低的电压才能导通。

与需要 0.6 伏才能接通的硅二极管相比，锗二极管的典型正向电压几乎不是 0.2 伏。

应用

如果您是业余爱好者并且喜欢构建微型无线电设备，那么您可能会在晶体组中找到点接触二极管的最佳应用。

无线电早期广泛使用的一种最基本的无线电接收器被称为晶体无线电接收器。它通常也被称为水晶套装。

这款收音机最迷人的地方在于它不需要外部电源即可运行。它实际上使用通过其天线接收的无线电信号的功率来发出音频信号。

它的名字来自其最重要的组件，晶体检测器（点接触二极管），最初由方铅矿等晶体材料制成。

审核编辑：陈陈