Detector de cristal


Un detector de cristal es un componente electrónico obsoleto utilizado en algunos receptores de radio de principios del siglo XX que consiste en una pieza de mineral cristalino que rectifica la señal de radio de corriente alterna . [1] Se empleó como detector ( demodulador ) para extraer la señal de modulación de audio de la portadora modulada, para producir el sonido en los auriculares. [2] [3] Fue el primer tipo de diodo semiconductor , [2] [4] y uno de los primerosdispositivos electrónicos semiconductores . [5] El tipo más común fue el llamado detector de bigotes de gato , que consistía en una pieza de mineral cristalino, generalmente galena ( sulfuro de plomo ), con un alambre fino tocando su superficie. [1] [5] [6]

La "conducción asimétrica" ​​de la corriente eléctrica a través de los contactos eléctricos entre un cristal y un metal fue descubierta en 1874 por Karl Ferdinand Braun . [7] Los cristales fueron utilizados por primera vez como detectores de ondas de radio en 1894 por Jagadish Chandra Bose en sus experimentos de microondas . [2] [8] [9] Bose patentó por primera vez un detector de cristal en 1901. [10] El detector de cristal fue desarrollado en un componente de radio práctico principalmente por GW Pickard , [5] [11] [12] quien comenzó a investigar sobre el detector. materiales en 1902 y encontraron cientos de sustancias que podrían usarse para formar uniones rectificadoras. [3][13] Los principios físicos por los que trabajaron no se entendieron en el momento en que se utilizaron, [14] pero la investigación posterior de estas primitivas uniones semiconductoras de contacto puntualen las décadas de 1930 y 1940 condujo al desarrollo de la electrónica de semiconductores moderna. [1] [5] [15] [16]

Los receptores de radio no amplificados que usaban detectores de cristal se llamaban radios de cristal . [17] La radio de cristal fue el primer tipo de receptor de radio que fue utilizado por el público en general, [15] y se convirtió en el tipo de radio más utilizado hasta la década de 1920. [18] Se volvió obsoleto con el desarrollo de receptores de tubo de vacío alrededor de 1920, [1] [15] pero continuó usándose hasta la Segunda Guerra Mundial y sigue siendo un proyecto educativo común hoy en día gracias a su diseño simple.

El contacto entre dos materiales diferentes en la superficie del cristal semiconductor del detector forma un diodo semiconductor crudo , que actúa como un rectificador , conduciendo bien la corriente eléctrica en una sola dirección y resistiendo la corriente que fluye en la otra dirección. [3] En una radio de cristal , estaba conectado entre el circuito sintonizado , que pasaba la corriente oscilante inducida en la antena desde la estación de radio deseada, y el auricular. Su función era actuar como demodulador , rectificando la señal de radio, convirtiéndola de corriente alterna a pulsante.corriente continua , para extraer la señal de audio ( modulación ) de la onda portadora de radiofrecuencia . [3] [5] Un demodulador AM que funciona de esta manera, rectificando la portadora modulada, se llama detector de envolvente. La corriente de frecuencia de audio producida por el detector pasa a través del auricular haciendo que el diafragma del auricular vibre, empujando el aire para crear ondas sonoras.. El auricular era típicamente un tipo de cristal piezoeléctrico, tan sensible que el receptor de radio podía funcionar sin una fuente de alimentación eléctrica, utilizando solo la energía de la onda de radio incidente para impulsar el auricular directamente, sin amplificación electrónica. Este diagrama muestra una explicación simplificada de cómo funciona: [7] [19] [20]

Las radios de cristal no tenían componentes amplificadores para aumentar el volumen de la señal de radio; la potencia sonora producida por el auricular provenía únicamente de las ondas de radio de la estación de radio que se estaba recibiendo, interceptadas por la antena. Por lo tanto, la sensibilidad del detector fue un factor importante que determinó la sensibilidad y el rango de recepción del receptor, lo que motivó muchas investigaciones para encontrar detectores sensibles.


Detector de bigotes de gato Galena utilizado en las primeras radios de cristal
Detector de cristal de precisión con cristal de pirita de hierro , utilizado en estaciones inalámbricas comerciales, 1914. El cristal está dentro de la cápsula metálica debajo de la aguja vertical (derecha) . Las ballestas y el tornillo de mariposa permiten un ajuste fino de la presión de la aguja sobre el cristal.
Diagrama que muestra cómo funciona un detector de cristal.
Diagrama pictórico de 1922 que muestra el circuito de una radio de cristal con bigotes de gato. Este circuito común no usó un capacitor de sintonización , pero usó la capacitancia de la antena para formar el circuito sintonizado con la bobina.
Detector de bigotes de gato Galena de una radio de cristal de los años 20
Detector de bigotes de gato con cristal de pirita de hierro
Detector de galena en una radio de cristal barata de los años 30
Forma popular en radios portátiles, con el cristal protegido dentro de un tubo de vidrio.
Cristales de galena vendidos para su uso en detectores de cristal, Polonia, década de 1930
Detector de carborundo profesional utilizado en estaciones de radiotelegrafía
Detector de carborundo comercializado para aficionados a la radio, 1911
Detector de silicio Pickard original 1906
Detector de silicio-antimonio utilizado en estaciones inalámbricas navales en 1919. El cristal de silicio está montado en una plataforma ajustable que se puede mover en dos dimensiones mediante perillas micrométricas (derecha) para encontrar un punto sensible.
(izquierda) Detector de zincita-calcopirita "Perikon", ca. 1912, fabricado por la empresa de Pickard, Wireless Specialty Apparatus Co. (derecha) Otra forma de detector de contacto de cristal a cristal, fabricado como una unidad de complemento sellada, ca. 1919
El símbolo gráfico utilizado para los diodos de estado sólido se originó como un dibujo de un detector de cristal de contacto puntual. [39] [ investigación original? ]
Detector de galena de Bose de su patente de 1901. Esta versión se hizo deliberadamente para que pareciera y funcionara como un globo ocular humano, con una lente que enfoca ondas milimétricas en el contacto de la galena.
Espectrómetro de ondas milimétricas de Bose, 1897. El detector de galena está dentro de la antena de cuerno (F) . La batería (V) crea una corriente a través del detector medida por el galvanómetro (G)
Detector de cohesión de "micrófono" de 1909 similar a uno con el que Pickard descubrió la rectificación, ampliamente utilizado en los primeros receptores. Consiste en una aguja de acero apoyada sobre dos bloques de carbono. Una capa semiconductora de corrosión en el acero puede haber sido responsable de la rectificación.
Receptor de cristal Marconi Tipo 106 fabricado desde 1915 hasta alrededor de 1920. El detector es visible en la parte inferior derecha. Hasta que el triodo comenzó a reemplazarlo en la Primera Guerra Mundial, el detector de cristal era tecnología de vanguardia.
Oscilador de diodo de resistencia negativa construido por Hugo Gernsback en 1924 según las instrucciones de Losev. El diodo de contacto puntual de zincita que sirve como dispositivo activo está etiquetado (9).
Familia escuchando las primeras transmisiones de radio en una radio de cristal en 1922. Dado que las radios de cristal no pueden manejar altavoces, deben compartir auriculares.
Después de 1920, la radio de cristal se convirtió en una radio alternativa barata para jóvenes y pobres.
Detector de cartucho de carborundo (arriba) con batería de polarización utilizado en radio de tubo de vacío desde 1925
Diodo de silicio 1N23. Rejilla de 1/4 de pulgada.