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什么样的二极管最适合用于矿石收音机?

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这是一篇颇有理论深度,内容较枯燥的文章,但是认真读下去。也许能够解决你心中的很多疑问。
或许你会认为,选用压降尽可能低的二极管,检波电路里微弱的信号就能被检测出来。
但是,拥有低压降同时饱和电流(反向漏电流)大的二极管,会给检波电路带来更重的负载,检波回路的品质因数Q值随之下降,同时LC回路上的电压也会降低。在负载电阻上获得的输入电压会有更大损耗。
所以有可能出现这样的情况:尽管二极管压降更低,但是负载上得到的电压反而更小。 一、锗二极管、硅二极管与肖特基二极管 硅二极管拥有较高的电压降(约0.5伏),因此不太适合矿石接收机。除非我们施加微小直流偏置电流,使二极管预先进入轻微导通状态。 锗二极管电压降较低(大约0.1至0.2伏),经常用于矿石接收机。但同型号的两只锗二极管,压降和反向漏电流参数差异会比较大。实际使用中,我们最好在接收机上测试多只锗二极管,从中挑选性能最优的。
大多数情况下,锗二极管的RD(零偏电阻,下文会详细讲到)相当低,只适合用于低Q值(低灵敏度、低选择性)的矿石接收机。高性能接收机,我们更适合选用合适的肖特基二极管。 肖特基二极管的电压降大约0.25伏。而且同型号两只肖特基二极管,参数差异通常很小。拥有合适RD值的肖特基二极管,可以很好地用在高品质矿石接收机中。 需要注意的是:标注的电压降,通常是在正向电流1毫安条件下测得。我们用万用表测量二极管压降时,测试电流同样大约是1毫安。
但是二极管在射频信号下导通时,流过二极管的电流会小得多。当接收非常微弱的电台信号时,流过二极管的电流可以低至例如10纳安。在如此低的电流下,二极管压降远小于1毫安下测得的数值。 本公众号“杂七杂八小科普”长期专注于收音机、无线电方面的科普文写作,文章仅在微信公众号和今日头条两个平台以同名账号发表。如出现在其它平台,或由其它账号发表,均为他人搬运剽窃。
二、二极管的两种工作状态。 当我们使用二极管对射频信号整流时,可以区分两种工作状态。 状态1:线性区整流
如果输入电压足够高(远高于二极管在1毫安下的压降),二极管输出电压将和输入电压成正比。输入电压翻倍,输出电压大约也翻倍。输出电压几乎等于输入电压的峰值。在这个区间,二极管内部功率损耗,相比于整流获得的功率非常小。 状态2:平方律区域整流
如果输入电压低于二极管的压降(接收微弱电台信号时),则情况完全不同,此时检波工作在平方律区域。在这个区域,直流输出电压的大小,和射频输入信号幅值的平方成正比。如果输入电压翻倍,检出的直流输出电压变为四倍!
在平方律区域,二极管输出电压远小于输入电压,二极管在输入、输出之间产生很大功率损耗。输入电压越低,损耗越大。输入电压越高,二极管损耗越低。继续增大二极管输入电压,我们会逐步进入线性检波区域。
通过对数款肖特基二极管的测试表明,当输入电压低于200毫伏峰值时,检波就会工作在平方律区域。
在线性区与平方律区之间,存在一段既非线性、也不满足平方律的过渡区域。本文不讨论该区间。 三、二极管电阻RD的影响 1.  二极管电阻RD的影响
零电压条件下,二极管存在一个特定电阻。这个零电压下的电阻,我们称为RD。二极管反向漏电流越小,RD的阻值越高。
在平方律区域检波微弱信号时,二极管RD的影响很大,线性区域检波强信号时,RD影响较小。
但是我们如何获取一只二极管的RD?可以使用下面公式计算:
RD = 0.000086171 × n × TK / IsRD = 零伏下二极管电阻,单位:欧姆n = 理想因子;该因子数值越低越好,1.0至1.1属于非常优秀的值TK = 开氏温度(等于摄氏温度+273)Is = 饱和电流,单位:安培
n与Is的数值,有时可以在二极管数据手册查到。 下表列出部分肖特基二极管型号,包含n、Is、RD、最大反向电压。
845610f56e71f4e5b2d0f0633da528b4.jpg 所以说,想要高Q、高性能的矿石接收机,优先挑选反向漏电流(即饱和电流Is)小、RD大的检波管;而不是单纯找导通压降最低的管子。
但有时候,我们需要牺牲Q值,来换取更大的检波输出电流,可以并联多只二极管来降低RD值:两只相同二极管并联,RD减半;三只并联,RD除以3,以此类推。 我们还可以沿着正向方向通入微小直流偏置电流(例如0.1微安),以此降低RD。偏置电流越大,RD阻值越低。 更多欧洲锗管型号的导通电压、RD和IS测量结果如下:
3188d3a00102aa16819eca7ea6d64a0e.jpg 温度带来的影响很大。我是在18℃下完成测量,而手册参数是25℃条件。温度从18℃升高至25℃,Is会增加60%.
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