Точечный диод

То́чечный дио́д — полупроводниковый диод с очень малой площадью p-n перехода, который образуется в результате контакта тонкой металлической иглы с нанесенной на неё примесью и полупроводниковой пластинки с определенным типом проводимости. С целью стабилизации параметров и повышения надёжности точечные диоды могут проходить электроформовку, для этого при изготовлении через диод пропускается импульс тока в несколько ампер и острие иглы вплавляется в кристалл.

Точечный диод в стеклянном корпусе

Благодаря малой площади p-n перехода, и как следствие маленькой ёмкости перехода, точечный диод обычно имеет предельную частоту около 300—600 МГц. При использовании более острой иглы без электроформовки получают точечные диоды с предельной частотой порядка десятков гигагерц. Недостатками точечного диода являются: большой разброс параметров, невысокая механическая прочность, невысокий максимальный ток и чувствительность к перегрузкам, обусловленные малой площадью p-n перехода, конструктивная невозможность микроминиатюризации.

Точечные диоды очень широко применялись в радиотехнике до конца XX века, В современной электронике точечные диоды имеют очень ограниченное применение; в области СВЧ техники их вытесняют диоды Шотки и pin-диоды выполненные по плоскостным технологиям.

История

Точечный диод был запатентован в 1906 г. Гринлифом Пиккардом как кристаллический детектор для радиосвязи. Первые точечные диоды были выполнены на природных кристаллах полупроводника и отличались нестабильными характеристиками. По мере освоения технологий и изучения физики полупроводников, стали использовать искусственно выращенные монокристаллы германия и кремния, а диоды стали выпускаться в виде компактных герметичных приборов. Значительный скачок технологий точечных диодов произошел во время Второй мировой войны, это было связано с бурным развитием радиолокации и СВЧ техники, где потребность в сверхвысокочастотных детекторных и смесительных приборах была очень высокой. Впоследствии, точечные диоды стали широко применяться в радиоприемниках и телевизорах, в импульсной и измерительной технике. С развитием микроэлектроники и технологий полупроводниковых приборов, эра точечных диодов подошла к концу.

Применение

Первые точечные диоды стали широко применять с 1920-х годов в детекторных радиоприёмниках в качестве амплитудного детектора, они имели открытую конструкцию и оператор радиоприемника при помощи специального контактного электрода с микрометрическим винтом искал "чувствительную точку" на поверхности кристалла, чтобы радиоприёмник заработал. Электродом служила тонкая металлическая спираль либо игла. В 1930-х годах было замечено уникальное свойство точечных диодов - их способность работать на очень высоких частотах, а развитие теории полупроводников позволило создать очищенные монокристаллы вещества и изготавливать диоды в герметичном корпусе с достаточно хорошей повторяемостью параметров. Подобные диоды применяют в радиолокационной технике в качестве детекторов и смесителей сигнала а также умножителей частоты. В послевоенное время был освоен массовый выпуск точечных германиевых диодов широкого применения которые устанавливались во все виды электронной техники, включая и первые ЭВМ. Типичными представителями этого класса приборов в СССР являлись диоды Д2[1] и Д9, их можно встретить почти в каждом транзисторном радиоприемнике того периода. В СВЧ технике обычно применяются точечные диоды в металлокерамических корпусах патронного типа, например ДК-В1 или ДГ-С1[2], которые выполняют как на кристаллах германия так и кремния. Особенностью СВЧ приборов этого класса является то, что размеры их p-n-переходов очень малы, это определяет низкие предельно допустимые параметры и сильную чувствительность к электрическим перегрузкам. Небольшой разряд статического электричества или прозвонка обычным тестером может ухудшить их параметры или полностью вывести из строя (при этом диодные свойства не всегда исчезают, а пропадает способность работать на высоких частотах или сильно возрастает уровень собственных шумов).

Интересные факты
  • В 20-х годах XX века среди радиолюбителей было широко распространено конструирование детекторных радиоприёмников. При этом точечный диод изготавливался самостоятельно. Для этого нужно было заказать по почте полупроводниковый кристалл и заострённый электрод. Перемещая электрод по поверхности кристалла необходимо было найти оптимальную («чувствительную») точку.
  • По точечной технологии производились не только диоды но и транзисторы. Первый транзистор, изобретенный 23 декабря 1947 года был точечной конструкции, однако, век таких транзисторов был недолог так как они в ещё большей степени были подвержены тем же недостаткам что и точечные диоды, при этом их частотный диапазон был гораздо ниже и уже через 10 лет транзисторы стали производить по более совершенным сплавным и диффузным технологиям.
  • Простейшим точечным диодом является конструкция из острия карандаша в соприкосновении с пластиной из нержавеющей стали (лезвие безопасной бритвы).

Примечания
  1. Музей электронных раритетов. «Диоды германиевые, точечные Д2».
  2. Музей электронных раритетов. «Диоды германиевые, точечные, смесительные ДГ-С1, ДГ-С2».

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.