История создания диода

22 June 2019

В электронике диод - это двухконтактный электронный компонент, который проводит электрический ток только в одном направлении. Термин обычно относится к полупроводниковому диоду, наиболее распространенному на сегодняшний день типу, который представляет собой кристалл полупроводника, соединенный с двумя электрическими клеммами, P-N-переходом.

Вакуумный диод, который сейчас мало используется, представляет собой вакуумную трубку с двумя электродами; пластиной и катодом.

Наиболее распространенная функция диода - пропускать электрический ток в одном направлении (называемом прямым направлением диода), в то же время блокируя ток в противоположном направлении (обратном направлении).

Таким образом, диод можно рассматривать как электронную версию обратного клапана. Такое однонаправленное поведение называется выпрямлением и используется для преобразования переменного тока в постоянный ток и извлечения модуляции из радиосигналов в радиоприемниках.

Однако диоды могут иметь более сложное поведение, чем это простое действие включения-выключения, из-за сложных нелинейных электрических характеристик, которые могут быть адаптированы путем изменения конструкции их P-N-перехода. Они используются в диодах специального назначения, которые выполняют множество различных функций.

Диоды используются для регулирования напряжения (стабилитроны), электронной настройки радиоприемников и телевизионных приемников (варакторные диоды), генерации радиочастотных колебаний (туннельные диоды) и испускании света (светодиоды).

Диоды были первыми полупроводниковыми электронными устройствами. Открытие способности к выпрямлению кристаллов было сделано немецким физиком Фердинандом Брауном в 1874 году. Первые полупроводниковые диоды, были сделаны из кристаллов минерала - галенит.

Сегодня большинство диодов сделаны из кремния, но иногда используются другие полупроводники, такие как германий.

История

Хотя кристаллический полупроводниковый диод был популярен до появления термоэлектронного диода оба диода были разработаны одновременно.

Основной принцип действия термоэлектронных диодов был открыт Фредериком Гатри в 1873 году. Гатри обнаружил, что положительно заряженный электроскоп можно разряжать, поднося к нему заземленный кусок раскаленного докрасна металла (но не касаясь его). То же самое не относится к отрицательно заряженному электроскопу, что указывает на то, что протекание тока возможно только в одном направлении.

Этот принцип был независимо открыт заново Томасом Эдисоном 13 февраля 1880 года. В то время, когда Эдисон проводил исследование, почему нити его лампочек из углеродной нити почти всегда сгорали при определенных условиях.

У него была специальная лампочка, с металлической пластиной, запечатанной в стеклянную оболочку, он смог подтвердить, что ток может проходить от светящейся нити через вакуум к металлической пластине, но только когда пластина была подключена к положительном заряду.

Эдисон изобрел схему, в которой его модифицированная лампочка более или менее заменила резистор в вольтметре постоянного тока, и на этой основе в 1883 году получил патент на него. В то время не было очевидного практического использования такого устройства, и заявка на патент была скорее всего, просто предосторожность на случай, если кто-то еще найдет применение так называемому «эффекту Эдисона».

Около 20 лет спустя Джон Амброз Флеминг (научный консультант компании Marconi и бывший сотрудник Edison) понял, что эффект Эдисона можно использовать в качестве прецизионного радиодетектора. Флеминг запатентовал первый истинный термоэлектронный диод в Великобритании 16 ноября 1904 г. (за ним последовал патент США 803 684 в ноябре 1905 г.).

Принцип действия кристаллических диодов был открыт в 1874 году немецким ученым Карлом Фердинандом Брауном. Браун запатентовал кристаллический выпрямитель в 1899 году. Джагдиш Чандра Бозе доработал открытие Брауна в качестве полезного устройства для радиообнаружения.

Первый реальный радиоприемник, использующий кристаллический диод, был построен Гринлифом Уиттиером Пикардом. Пикард получил патент на кремниевый кристаллический детектор 20 ноября 1906 года.

Другие экспериментаторы пробовали различные минералы и другие вещества, хотя самым популярным из них был сульфид свинца - галенит. Несмотря на то, что другие вещества обладали немного лучшими характеристиками, преимущество последнего было в том, что он был дешев и прост в получении, и использовались почти везде, до появления недорогих диодов из германия в 1950-х годах.

На момент их изобретения такие устройства были известны как выпрямители. В 1919 году Уильям Генри Экклс ввел термин диод от греческих корней dia, что означает «сквозной», и ода, что означает «путь».