Kristalldetektor

Eine Spitzendiode ist eine Form einer Halbleiter-Diode, bei der eine feine Metallspitze auf ein einkristallines Halbleiterplättchen drückt und dort einen lokalen pn-Übergang oder einen Schottky-Kontakt bildet.

Spitzendiode mit Dotierungszone um den Kontakt

Typische Germanium-Spitzendiode im Glasgehäuse für bis etwa 1 GHz

Eine erste Spitzendiode wurde vom deutschen Physiker Walter Schottky gebaut^[1]. Spitzendioden waren die Nachfolger der vorher vor allem in Detektorempfängern verwendeten Kristalldetektoren (siehe Detektorempfänger).
Sie wurden im Gegensatz zu jenen industriell gefertigt und in ein Glas- oder Keramik-Gehäuse eingebaut und hatten somit gegenüber den Detektor-Dioden stabile, spezifizierte Eigenschaften.

Erste Anwendungen und Antrieb zur Weiterentwicklung waren Detektoren für Radargeräte während des Zweiten Weltkriegs. Spezifiziert wurden die Dioden oft bis zu 30 GHz^[2][3].

Anwendung von Spitzendioden: Mischdioden und Demodulator in Fernsehempfängern und Radargeräten.

Germanium-Spitzendioden fanden, beginnend noch während der Röhrentechnik bis etwa 1985 breiten Einsatz als Demodulator- und Mischer in Radios, Funkempfängern und -sendern. Siehe unter anderem auch Ratiodetektor, Ringmodulator

Beispiele für Spitzendioden:

• OA21 mit U_f = 0,5 V bei 20 mA ( f_c ca. 1 GHz, Material: Germanium, Fa. TE-KA-DE).
• 1N82 mit U_f = 0,2 V bei 1 mA ( f_c ca. 1 GHz, Material: Silizium, Fa. Sylvania / Anode an der chip-Seite).
• CS3A mit U_f = 0,2 V bei 1 mA ( f_c ca. 10 GHz, Patronenform, Material: Silizium, Fa. British-Thomson-Houston Co Ltd. 1941).

Um die Kontaktstelle noch stabiler gegen mechanische Einflüsse zu machen, wird sie oft durch einen Stromstoß formiert. Dadurch entsteht an der Kontaktstelle im Kristall eine halbkugelförmige, neudotierte Zone, die mit dem Kristall-Grundmaterial nun einen p-n-Übergang und somit eine PN-Diode bildet. Die HF-Eigenschaften verschlechtern sich dadurch, da die Sperrschichtkapazität und die Ladungsträgerlebensdauer zunehmen. Sie unterscheidet sich von der nicht formierten Spitzendiode auch dadurch, dass ihre Strombelastbarkeit höher ist; der Einsatz ist je nach Behandlung auf einige zehn bis einige 100 MHz beschränkt.

Die Lage der Kathode richtet sich nach der vorliegenden Grunddotierung des Materials; sie muss nicht unbedingt auf der chip-Seite (wie im Bild) liegen.

Silizium Spitzendiode für Radar in Patronenform bis über 10 GHz

Einsatz im Mischer ca. 9 GHz (Hohlleiter-Radar- Empfangsbaugruppe, 2 von 4 Dioden demontiert; Sowjetunion ca. 1966)

Einsatz im Mischer um 1 GHz (Leitungskreis eines FM-Radar Höhenmessers, 1 von 2 Dioden demontiert; Sowjetunion ca. 1970)

Silizium Spitzendiode in Koaxialform (Frequenzen bis über 10 GHz, z. B. Radar)

Siehe auch

Spitzentransistor
Schottkydiode

Quellen

1. ↑ http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph10/geschichte/15transistor/transistor.htm
2. ↑ Impulstechnik, H.R.Schlegel/Alfred Nowak, Verlag Siegfried Schütz Hannover 1955, S.557..558
3. ↑ Kristalloden-Technik, R. Rost, Verlag Wilhelm Ernst & Sohn Berlin 1954, S.40..44, 49