Hints and Wrinkles

Diodes. Crystals. Crystal rectifiers.

Tips und Tricks

Dioden. Kristalle. Kristall-Gleichrichter.

Which diodes to choose?

In Europe germanium diodes for crystal sets of the types OA5, OA90, OA95, AA112, AA114 have been used. However, many other types are usable. Simply try. The diode type 1N34 has been used in the U.S. In my construction projects I use the diodes mentioned above.

When you use a crystal earphone with a resistor in parallel and one of the following diodes: AA112 selected, AA112, AA113, AA116, AA119, 2 * 5082-2835 and possibly OA160, a good sensitivity is the result.

Here you can order diodes.

Are there differences between diodes of the same type?

Yes! I have found while receiving weak stations, that diodes of the same type produce differences in field strenght. To check this I used my signal generator to couple a weak modulated r.f. signal into the antenna input of the crystal set. Trying succesively 50 diodes of the type AA112, I measured demodulated output voltages of 10.9 to 14.5 mV. These differnces are also audiable while listing to weak broadcast stations (more information here).

Which diodes produce best sensitivity?

Assessing the sensitivities (weak-signal reception performance) of different semiconductor diodes is somewhat difficult. Often this means asking too much of the typical crystal receiver aficionado. Admittedly diodes and semiconductor crystals offer differing sensitivities but these subtle differences are only poor but indeed noticeable. You need a FAINT and POOR and LOW LEVEL signal for notice here differences in sensitivity.

Why? The difference in threshold sensitivity of the semiconductor diode of say 0.02 volts between two types of diodes or of two diodes of the same type may mean the limit of the sensitivity of the earphone used or may even mean the limit of your aural perception.

When you can use very sensitive magnetic ear-phones, like sound powered phones, in combination with a suitable a.f. transformer Example: 100 kohms to 500 ohms, diodes like 5082-2835 are more sensitive than normal types. You have to use also resonance circuits with highest Q, like ferrite pot core coils. Use two diodes parallely of this type. When you have only crystal phoenes (with parallel resistor 210 kohms) the effect is not so significant, but you can hear ist.

But also when you use crystal phones or "normal" magnetic head phones and optimized sets like this the result is a more sensitive reception using special diodes like 2*5082-2835. Measuring comparison below on this page.

High sensitivity of the receiver results when the the Q (and resonance restistance) of the resonant circuit is high andthe impadance of headphone (with or without adapting transformer) is also high and both values similar. The resistance of the diode(s) must be not lower than this value.

This diode is available here.

How to recognize a sensitive diode without an elaborate test equipment set-up? Install a change-over switch in your crystal receiver which lest you choose between one diode and the other (see circuit diagram). Tune in a weak-signal broadcast station (this means just barely audiable!!!). Now switch from one diode to the other for comparison and you may possible discern a difference. Don´t expect miracles! The subtle differences may just be audiable.

Certain Schottky-diodes for example offer high sensitivities.

Small increases in sensitivity are realizable using diode bias voltage.

Here the measuring results using this set and this construction (At best was the sound powered head phone in combination with an a.f. transformer. Between the crystal phone and the normal magnetic head phone is no great difference. More information here.):

These list of ranking means: rank 1 has best sensitivity, rank 7 somewhat lesser

Source for buying of the above bold type listed diodes

Moment of truth for special super-diodes.

Supersensitivity using special diodes (like selected diodes, Shottky diodes, backward diodes? Supersensivity by parallelling 10 diodes? Build this test circuit, you will need a modulated signal generator, though. This set-up is connected to the high-frequency output of the signal generator. Attenuate the high-frequency output voltage as much as possible. Position sliders of the 1 megohms R1 in the middle of the tracks and the 2 megohms pot R2 in relation to the diode type.

• Crystal phone (1): Switch S2 on, resistor pot R3 so high-impedance as possible without distortion.
• Magnetic phone (1): Switch S2 off.
• Sound powered phones (1 and 2): Switch S2 off
• Magnetic phone with a.f. transformer (2) Switch S2 off

For diode 1 connect any "normal" diode like a type 1N34 or AA112. For the other diode connect your "super"-diode(s). Turn switch S1 on to connect the "special" diode. Turn up the signal level of your signal generator (for example 1000 KHz) just to the point where the modulation frequency becomes barely audiable. Now switch S1 to normal diode 1. Is the number 2 diode still really a special super-diode or demodulate diode 1 also the rf-signal?

In case of more diodes in parallel: Replace diode 2 with one or more diodes in parallel. Interesting using Schottky diodes. Perhaps yo have to replace R1 with 3 M ohms and R2 with 10 M ohms.

The 1 M ohms pot R1 needs only to be adjusted in cas the signal output of your r.f. generator cannot be attenuated low enough for this test.

This test circuit has no resonances, there is no tuned circuit to be adjusted because impedances of the different diodes have changed. The moment of truth! Is the "super"-diode (are the super diodes) louder or not? Is the difference not audiable, hardly audiable, audiable or very audiable? Of course you may optimize the diodes by adjusting carefully the three pots.

But read the notes about diodes of highest sensitivity.

Incidentally this test circuit also enables you to check the various earphones for sensitivity. Switch to diode 1. R.f. generator signal again sol low that the modulation frequency is just audiable in the phone connected. Now connect another earphone and compare. Don´t forget also test a crystal earphone! More information about crystal phones here.

When you use a AF amplifier with high impedance input instead of a headphone, special diodes can implement better their possible abilities. However, that is not really an advantage since the detector receiver is built for head phone mode.

Crystals

Some people have asked me whether there are still the ingrediants available used in homebrewing of a detector crystal. Pyrite makes a good crystal for receiver use. Look for it in mineral stores.

With the point of a copper wire the crystal is "touched". Touch repeadly to find a sensitive spot. Ready is your crystal detector. . Here a construction plan for a crystal rectifier.

There are also other minerals and crystals useful for rectifying. Some of this minerals use a bias voltage.

Here a photo of a selection of minerals with semiconductor function:

Click on photo for more details

* = suitable for use in crystal sets

An very simple rectifier for your xtal set

With an old rusty pliers and two crocodile clip-cords you can create a simple rectifier. Photographs say more than words: Photo 1, Photo 2, Photo 3. Clip 1 must be connected fixed well to the pliers. The second clip only rests loose on the pliers. Try a couple of times (check many different locations on surface of pliers) to find the best spot. Test also any other rusty piece of iron available. Avoid polished and shiny metal surfaces because these will not work.

Voltage doubler circuit for demodulaton

The audio volume of the rectified r.f. signal can be increased using a voltage doubler circuit. You can use magnetic or crytal earphones.

Welche Dioden kann ich benutzen?

In Europa sind Germanium-Dioden folgender Typen fuer Detektoren ueblich gewesen: OA5, OA90, OA95, AA112, AA114. Es eigenen sich aber auch viele andere Dioden-Typen. Einfach ausprobieren. In den USA ist die Diode 1N34 viel genutzt worden. Meine Bauvorschlaege arbeiten alle mit den oben genannten Dioden.

Wenn Sie einen Kristall-Kopfhoerer verwenden und als Parallel-Widerstand einen ca 120-140 k Ohm-Widerstand verwenden, ergeben z.B. folgende Dioden AA112 selektiert, AA112, AA113, AA116, AA119, 2 * 5082-2835 und bedingt OA160 eine gute Empfindlichkeit.

Hier koennen Sie Dioden bestellen.

Sind Dioden eines Types unterschiedlich?

Ja! Ich habe festgestellt, dass Dioden eines Types beim Empfang leiser Stationen unterschiedliche Feldstaerken ergeben. Mit einem Mess-Sender habe ich ein schwaches HF-Signal in den Detektor-Empfaenger eingekoppelt. Bei 50 Dioden AA112 ergaben sich Empfangsspannungen von ca. 10,9 bis 14.5 mV. Dieser Unterschied ist beim Empfang schwacher DX-Stationen auch hoerbar (mehr informationen hier).

Welche Dioden ergeben die hoechste Empfindlichkeit?

Die Beurteilung der Empfindlichkeit (Empfangsleistung) verschiedener Dioden ist recht schwierig. Es wird da vom Detektor-Empfaenger-Interessierten oft zu viel erwartet. Es ist zwar richtig, dass Dioden und Halbleiter-Kristalle unterschiedliche Empfindlichkeiten haben, aber die Unterschiede koennen sich nur wenig, aber doch wahrnehmbar, in der hoerbaren Empfangsleistung bemerkbar machen. Sie koennen diese Unterschiede nur bei SCHWAECHSTEN und KAUM HOERBAREN Signalen beobachten.

Warum? Ein Unterschied in der Ansprechempfindlichkeit der Diodenstrecke von z.B. 0,02 Volt zwischen zwei Dioden-Typen oder zwei Dioden des selben Types kann eventuell dazu fuehren, dass fuer den angeschlossenen Kopfhoerer diese Differenz and die Grenze seiner Ansprechempfindlichkeit oder Ihres Ohres fuehrt.

Wenn Sie allerdings hochempfindliche magnetische Kopfhoerer (sogenannte sound powered ear-phones) , vielleicht in Verbindung mit einem geeignetem NF-Transformator Beispiel: 100 kOhm zu 500 Ohm nutzen koennen, sind Dioden wie z.B. 2*5082-2835 erkennbar empfindlicher, wenn Sie Schwingkreise hoechster Guete (z.B. Ferrit-Topfspulen) verwenden. Zwei Dioden dieses Types sind parallel zu schalten. Auch bei Verwendung von Kristallhoerern (mit Parallel-Widerstand 210 kOhm) ist gerade noch eine Empfindlichkeitszunahme hoerbar.

Aber auch bei Verwendung von Kristallhoerern und "normalen" magnetischen Kopfhoerern kann bei optimalem Aufbau und Verwendung beispielsweise dieses Konzeptes eine Empfindlichkeitssteigerung mit speziellen Dioden, wie 2*5082-2835 erzielt werden. Vergleichsmessungen weiter unten.

Hohe Empfindlichkeit des Empfaengers ergibt sich, wenn die Guete (und damit auch der Resonanz-Widerstand) des Schwingkreises hoch ist und der Kopfhoerers (mit oder ohne Anpasstrafo) ebenfalls moeglichst hochohmig ist. Guenstig ist es, wenn beide Widerstaende gleiche Werte haben. Der Widerstand der Diode(n) bei kleinsten Spannungen sollte nicht geringer als dieser Wert sein..

Diese Diode ist hier erhaeltlich.

Wie erkenne ich eine empfindliche Diode ohne komplizierten Messaufbau? Bauen Sie in Ihren Empfaenger eine Dioden-Umschaltung ein. (Siehe Schaltbild) Suchen Sie einen Rundfunksender, der moeglichst schwach zu empfangen ist (Er darf nur gerade eben hoerbar sein!!!). Jetzt schalten Sie zwischen den Dioden um und erkennen eventuell den Unterschied. Erwarten Sie aber keine Wunder. Die Unterschiede sind gerade so hoerbar.

Geringe Empfindlichkeitssteigerungen sind realisierbar durch Dioden-Vorspannung

Hier die Ergebnisse von Messungen mit diesem Empfaenger und dieses Messaufbaues. (Mit Abstand am empfindlichsten war der sound powered Kopfhoerer mit NF-Trafo. Zwischen Kristallhoerer und normalen Magnet-Kopfhoerer gab es keinen grossen Empfindlichkeitsunterschied. Mehr Informationen hier):

Diese Rangliste meint: Rang 1 hat beste Empfindlichkeit, Rank 7 etwas schlechter.

Bezugsquelle fuer die obigen fettgedruckten Dioden.

Die Stunde der Wahrheit fuer Super-Spezial-Dioden

Superempfindlichkeit durch Verwendung von Spezial-Dioden (wie z.B. selektierte Dioden, Schottky-Dioden, backward-Dioden) ? Superempfindlichkeit durch Parallelschaltung von 10 Dioden? Bauen Sie doch mal diese Test-Schaltung auf, allerdings brauchen Sie einen HF-Messender mit Eigen-Modulation. Der Aufbau wird an den HF-Ausgang des Messenders angeschlossen. Die Ausgangsspannung dieses Messenders wird so gering wie moeglich eingestellt. Das 1M-Ohm Poti R1 der Testschaltung wird auf Mittelstellung gebracht und das 2M -Ohm Poti 2 in Abhaengigkeit zum Diodentyp.

• Kristallkopfhoerer (1): Schalten Sie S2 ein, R 3 so hochohmig wie moeglich ohne Verzerrung.
• Magnetischer Hoerer (1): Schalten Sie S2 aus.
• Sound powered Hoerer (1 oder 2): S2 aus.
• Magnetischer Hoerer mit NF-Trafo (2): S2 aus.

Als Diode D1 verwenden Sie eine "normale" Diode wie 1N34 oder AA112. Als zweite Diode verwenden Sie Ihre Super-Diode(n). Schaltstellung von S1 auf "Spezial"-Diode. Messender-Signal (z.B. 1000 KHz) so weit aufdrehen, bis im Kopfhoerer der Modulations-Ton gerade so eben hoerbar ist. Umschalten mit S1 auf die Normal-Diode 1. Na, ist Diode 2 wirklich eine Super-Spezialdiode, oder kann die Normaldiode das Signal auch demodulieren? Wollen Sie die Bedeutung von mehreren parallelgeschaltenen Dioden an einer möglichst hochohmigen Schwingkreisersatzschaltung testen, nehmen Sie an Stelle von Diode 2 die Testdioden. Gerade bei Schottky-Dioden sind die Ergebnisse interessant. Stellen Sie R1 und R2 möglichst in eine obere Position. Vielleicht muss R1 auch in einen 3 M - Ohm und R2 in einen 10 M - Ohm geändert werden.

Das 1 M-Ohm Poti brauchen Sie nur verstellen, wenn dass Messender-Signal sich nicht genuegend abschwaechen laesst.

Die hier gezeigte Messschaltung hat keine Resonanzen, es muss kein Schwingkreis wegen Impedanz-Aenderung durch die unterschiedlichen Dioden nachgestellt werden. Die Stunde der Wahrheit! Ist die Superdiode (sind die Superdioden) lauter oder nicht? Ist der Unterschied nicht hoerbar, kaum hoerbar, hoerbar oder stark hoerbar? Sie koennen natuerlich mit R1, R2, R3 die Werte fuer jede Diode zu optimieren.

Beachten Sie allerdings die Hinweise zu den Dioden hoechster Empfindlichkeit.

Uebrigens koennen Sie auch die Empfindlichkeit Ihrer Kopfhoerer mit dieser Schaltung testen. Diode 1 einschalten. Messender wieder so schwach einstellen, dass der Referenzhoerer gerade so eben hoerbar ist. Kopfhoerer tauschen und testen. Vergessen Sie nicht auch einen Kristallhoerer zu testen! Mehr Informationen ueber Kristallhoerer hier.

Wenn Sie einen NF-Verstaerker mit hochohmigen Eingang statt einem Kopfhoerer verwenden, koennen Spezialdioden ihre eventuellen Faehigkeiten besser realisieren. Das ist aber nicht wirklich ein Vorteil, da ja der Detektor-Empfaenger fuer Kopfhoererbetrieb gebaut wird.

Kristalle

Einige Leute haben mich gefragt, ob es noch Material zum Selbstbau eines Detektor-Kristalls gibt. In vielen Mineralien-Läden gibt es Pyrit. Mit einem Kupferdraht kann der Detektor -Kristall berührt werden. Fertig ist der Detektor. . Hier ein Bauvorschlag fuer einen einfachen Kristall-Detektor.

Darueber hinaus gibt es noch eine Auswahl von Mineralien und Kristalle, die durchaus zur Gleichrichtung genutzt werden koennen. Einige davon benoetigen eine zusaetzliche Vorspannung.

Hier ein Photo einer solchen Auswahl von solchen Mineralien, die auch Halbleiter enthalten:

Auf Photo klicken für mehr Details

* = gut für Detektorempfänger geeignet. Zinkit ist etwas empfindlich gegen mechanischen Druck.

Es wurden viele Kristalle und Einbausets angeboten. Teilweise wurden phantasievolle Namen verwendet. Durch Nutzung der synthetisch hergestellten Kristalle wurden die Gleichrichterstrecken besser und stabiler. Es war aber auch "Glaube" im Spiel. Hier eine kleine Liste von solchen angebotenen Kristallen.

Ein noch einfacherer Gleichrichter fuer Ihren Detektor

Eine alte rostige Zange und zwei Experimentier-Kroko-Klemmschnuere ergeben ein einfachen (etwas zu Aussetzen neigenden) Gleichrichter. Fotos sagen mehr als Worte. Photo 1, Photo 2, Photo 3. Klemme 1 muss gut an der Zange angeklemmt werden. Die zweite Klemme liegt nur locker auf der Zange auf. Eine Weile probieren (verschiedene Punkte auf der Zange testen) und fertig ist der Gleichrichter. Versuchen Sie auch mal irgendein anderes Stueck rostiges Eisen, achten Sie dabei darauf, dass die Eisenoberflaeche nicht veredelt oder poliert ist.

Ein Bauvorschlag für einen Rost-Gleichrichter-Detektor

Übrigens funktionieren die immer mal wieder vorgestellten Rasierklingen-Detektoren mit den heutigen rostfreien Rasierklingen kaum noch. Das sollte man für Versuche lieber ein normales kleines Stück Eisen nehmen, auf dem sich Rost gebildet hat.

Spannungsverdopplerschaltung fuer die Demodulation

Die Lautstaerke des gleichgerichteten HF-Signals kann erhoeht werden durch die Verwendung einer Spannungsverdopplerschaltung. Es koennen magnetische und Kristallhoerer verwendet werden.