Dioden-Kippschwingungen

von Frank Schacht
Elektronik-Labor Bastelecke Projekte Notizen

Freilaufender Relaxationsoszillator mit Ge-Allzweckdiode im Avanachebereich. Die angegebene Diode ist nur ein Beispiel (im Original eine russische D2B). Dioden der alten OA-Serie dürften hier funktionieren. Es wird eine oberwellenreiche Sägezahnschwingung erzeugt. C1 sollte nicht kleiner als 0,15 µF sein, da sonst die Diode überlastet wird. Die angeführte Schaltung gibt Impulsspannungen von 14 V bei einigen 100 Hertz ab.

Der Effekt wird als Avalancheeffekt eines PN Übergangs bezeichnet. Ich entdeckte die erste Beschreibung im "Elektronischen Jahrbuch 1986 des Militärverlages der DDR". Es wird dort von einem negativen differentieller Widerstand in der Kennlinie mancher Halbleiter gesprochen. Der seltsame Effekt (so wird in dem Buch berichtet) wurde wohl bereits (man glaubt es kaum) 1922(!) von einem russischen Wissenschaftler entdeckt, als er einen Detektorempfänger verbessern wollte.

"Praktische Nutzung des Avalancheeffekts eines Halbleiter pn-Übergangs (von Dr. Walter Rohländer)
1922 endeckte ein Mitarbeiter des Lenin-Laboratoriums in Nishegorodsk, O.W. Losjew, die Möglichkeit, mit einem Detektorkristall hochfrequente Schhwingungen zu erzeugen. Wie in (I.P. Sherebzow,Rundfunktechnik, Seite 411 bis 414, Leipzig 1953) nachzulesen ist, wurde diese Entdeckung im In- und Ausland stark beachtet, der sog. Kristadynverstärker jedoch durch die Röhrenverstärker verdrängt und vergessen. Dem experimentierfreudigen Funkamateur wird eine Schaltung des Kristallverstärkers in Bild 1 vorgestellt. Seinerzeit konnte diese Entdeckung noch nicht theoretisch erklärt werden. Immerhin konnte O.W. Losjew schon Signale bis zu etwa 12 MHz verstärken bzw.CW-Signale hörbar demodulieren. Als beste Dertektormaterialkombination erwies sich nach vielen Untersuchungen die Zusammenstellung Stahlstift-Zinkit (kristallines Zinkoxid). Wichtig war auch bereits Losjews Erkenntnis, dass nur solche Kristalldetektoren verstärkend wirken, deren Strom-Spannungs-Kennlinie einen Bereich negativer Steigung (negativer differentieller Widerstand) aufweist. ..."

Zu den Kondensatoren und Spulen wurden leider keine Angaben gemacht, Im Original gehen C3 und C1 an jeweils eine eigene Anzapfung der Spule. Die Anzapfung an C1 ist stetig veränderlich gekennzeichnet. An X2-1 und X2-2 muss ein hochohmiger Kopfhörer angeschlossen werden.

Metronom bzw. Taktgeber mit Avalanchetransistor

Der angegebene Transistor ist wieder ein Beispiel (im Original ein russischer KT315A)

Hier eine Webseite, die sich schon mit diesem Thema befasst hat: http://homepages.internet.lu/absolute3/tronic/oscspec.htm

Siehe auch:
Avalancheeffekt: http://de.wikipedia.org/wiki/Lawinendurchbruch
Der Kristalldetektor: http://www.b-kainka.de/bastel19.htm

Nachtrag zu Avalanche-Transistoren, von Norbert Renz

Das geht natürlich mit jeder Sperrschicht (mehr oder weniger gut). Hier ein Bild mit dem Rauschen einer 20V-Zenerdiode, das Experiment ist in 5 Minuten gemacht. In Wirklichkeit handelt es sich um Schaltvorgänge. So funktionieren auch alle Zenerdiodenrauschgeneratoren, die so im Internet zu finden sind. Aus dem Bild wird auch klar, dass sich mit einer normalen Zenerdiode ohne Weiteres der Kurzwellenbereich abdecken lässt. Das war auch schon aus den Anfangszeiten der Halbleitertechnik bekannt (Schwingende Detektorempfänger die CW-Signale runtergemischt haben). Wenn die Zenerdiode ein Glasgehäuse hat verschwindet das Signal bei Beleuchtung. Sie arbeitet dann als Avalanche Photodiode, allerdings für 5 Cent statt für 200 Teuros. ;) Beim Transistor heisst das übrigens 1. Durchbruch. Wenn dabei der Chip zu heiss wird und sich der Strom an einem Punkt einschnürt, nennt man das den 2. Durchbruch (Thermischer runaway).

Aus einem Buch von 1954

Siehe auch:
http://www.wumpus-gollum-forum.de/forum/board/detektoren-technik-kristallverstaerker-von-1926-3_78.html
http://benduhn.homepage.t-online.de/denk/denk3.html
http://www.benduhn.homepage.t-online.de/denk/info.html
http://www.radiomuseum.org/forum/perpetuum_mobile_und_sagenhafte_erfindungen.html
Copper Oxide Thermoelectric Generator
Zinc Negative Resistance Oscillator

Elektronik-Labor Bastelecke Projekte Notizen