Germanium-transistors het hul bloeitydperk gedurende die eerste dekade van halfgeleierelektronika geniet voordat dit wyd deur mikrogolfsilikontoestelle vervang is. In hierdie artikel sal ons bespreek waarom die eerste tipe transistors steeds as 'n belangrike element in die musiekbedryf beskou word en van groot belang is vir fynproewers van goeie klank.
Die geboorte van die element
Germanium is in 1886 deur Clemens en Winkler in die Duitse stad Freiberg ontdek. Die bestaan van hierdie element is deur Mendeleev voorspel, nadat hy vooraf sy atoomgewig gelyk aan 71 gestel het, en die digtheid van 5,5 g/cm3.
In die vroeë herfs van 1885 het 'n mynwerker wat by die Himmelsfürst-silwermyn naby Freiberg gewerk het, op 'n ongewone erts afgekom. Dit is aan Albin Weisbach van die nabygeleë Mynakademie gegee, wat bevestig het dat dit 'n nuwe mineraal is. Hy het op sy beurt sy kollega Winkler gevra om die onttrekking te ontleed. Winkler het dit ontdekvan die gevind chemiese element is 75% silwer, 18% swael, kon die wetenskaplike nie die samestelling van die oorblywende 7% volume van die vonds bepaal nie.
Teen Februarie 1886 het hy besef dat dit 'n nuwe metaalagtige element was. Toe die eienskappe daarvan getoets is, het dit duidelik geword dat dit die ontbrekende element in die periodieke tabel was, wat onder silikon geleë is. Die mineraal waaruit dit ontstaan het, staan bekend as argyrodiet - Ag 8 GeS 6. Oor 'n paar dekades sal hierdie element die basis vorm van germaniumtransistors vir klank.
Germanium
Aan die einde van die 19de eeu is germanium die eerste keer deur die Duitse chemikus Clemens Winkler geïsoleer en geïdentifiseer. Hierdie materiaal, vernoem na Winkler se tuisland, is lank reeds as 'n lae-geleidingsmetaal beskou. Hierdie stelling is tydens die Tweede Wêreldoorlog hersien, aangesien dit toe was dat die halfgeleier-eienskappe van germanium ontdek is. Toestelle wat uit germanium bestaan, het in die naoorlogse jare wydverspreid geraak. Op hierdie tydstip was dit nodig om die behoefte aan die vervaardiging van germaniumtransistors en soortgelyke toestelle te bevredig. Dus het die produksie van germanium in die Verenigde State van 'n paar honderd kilogram in 1946 tot 45 ton teen 1960 gegroei.
Chronicle
Die geskiedenis van transistors begin in 1947 met Bell Laboratories, geleë in New Jersey. Drie briljante Amerikaanse fisici het aan die proses deelgeneem: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) en William Shockley (1910-1989).
Die span onder leiding van Shockley het probeer om 'n nuwe soort versterker vir te ontwikkelAmerikaanse telefoonstelsel, maar wat hulle eintlik uitgevind het, was baie interessanter.
Bardeen en Brattain het die eerste transistor op Dinsdag 16 Desember 1947 gebou. Dit staan bekend as die puntkontaktransistor. Shockley het hard aan die projek gewerk, so dit is geen verrassing dat hy verward en kwaad was omdat hy verwerp is nie. Kort voor lank het hy eiehandig die teorie van die aansluitingstransistor gevorm. Hierdie toestel is in baie opsigte beter as die puntkontaktransistor.
Die geboorte van 'n nuwe wêreld
Terwyl Bardeen Bell Labs verlaat het om 'n akademikus te word (hy het voortgegaan om germanium-transistors en supergeleiers aan die Universiteit van Illinois te studeer), het Brattain 'n ruk lank gewerk voordat hy na die onderwys voortgegaan het. Shockley het sy eie transistor-vervaardigingsmaatskappy begin en 'n unieke plek geskep - Silicon Valley. Dit is 'n florerende gebied in Kalifornië rondom Palo Alto waar groot elektroniese korporasies geleë is. Twee van sy werknemers, Robert Noyce en Gordon Moore, het Intel, die wêreld se grootste skyfievervaardiger, gestig.
Bardeen, Brattain en Shockley het vlugtig in 1956 herenig toe hulle die wêreld se hoogste wetenskaplike toekenning, die Nobelprys in Fisika, vir hul ontdekking ontvang het.
Patentereg
Die oorspronklike punt-kontak-transistor-ontwerp word uiteengesit in 'n Amerikaanse patent wat deur John Bardeen en W alter Brattain in Junie 1948 (ongeveer ses maande ná die oorspronklike ontdekking) ingedien is. Patent uitgereik 3 Oktober 1950van die jaar. 'n Eenvoudige PN-transistor het 'n dun boonste laag P-tipe germanium (geel) en 'n onderste laag N-tipe germanium (oranje) gehad. Germanium-transistors het drie penne gehad: emitter (E, rooi), kollektor (C, blou) en basis (G, groen).
In eenvoudige terme
Die werkingsbeginsel van 'n transistorklankversterker sal duideliker word as ons 'n analogie trek met die werkingsbeginsel van 'n waterkraan: die emittor is 'n pyplyn, en die kollektor is 'n kraan. Hierdie vergelyking help om te verduidelik hoe 'n transistor werk.
Kom ons verbeel ons dat die transistor 'n waterkraan is. Elektriese stroom tree op soos water. Die transistor het drie terminale: basis, kollektor en emitter. Die basis werk soos 'n kraanhandvatsel, die versamelaar werk soos water wat in die kraan inloop, en die straler werk soos 'n gat waaruit water uitvloei. Deur die kraanhandvatsel effens te draai, kan jy die kragtige vloei van water beheer. As jy die kraanhandvatsel effens draai, sal die vloeitempo van water aansienlik toeneem. As die kraanhandvatsel heeltemal toe is, sal water nie vloei nie. As jy die knop heeltemal draai, sal die water baie vinniger vloei.
Bedryfsbeginsel
Soos vroeër genoem, is germanium-transistors stroombane wat op drie kontakte gebaseer is: emittor (E), kollektor (C) en basis (B). Die basis beheer die stroom vanaf die versamelaar na die emittor. Die stroom wat vanaf die kollektor na die emittor vloei is eweredig aan die basisstroom. Die emittorstroom, of basisstroom, is gelyk aan hFE. Hierdie opstelling gebruik 'n versamelweerstand (RI). As die huidige Ic deurvloeiRI, sal 'n spanning oor hierdie weerstand opgewek word, wat gelyk is aan die produk van Ic x RI. Dit beteken dat die spanning oor die transistor: E2 - (RI x Ic) is. Ic is ongeveer gelyk aan Ie, dus as IE=hFE x IB, dan is Ic ook gelyk aan hFE x IB. Daarom, na die vervanging, is die spanning oor die transistors (E) E2 (RI x le x hFE).
Functions
Die transistor-oudioversterker is gebou op versterkings- en skakelfunksies. Om radio as 'n voorbeeld te neem, is die seine wat 'n radio van die atmosfeer ontvang uiters swak. Die radio versterk hierdie seine deur die luidsprekeruitset. Dit is die "boost"-funksie. So, byvoorbeeld, is die germanium-transistor gt806 bedoel vir gebruik in polstoestelle, omsetters en stroom- en spanningstabiliseerders.
Vir analoog radio sal die luidsprekers klank laat voortbring deur bloot die sein te versterk. Vir digitale toestelle moet die insetgolfvorm egter verander word. Vir 'n digitale toestel soos 'n rekenaar of MP3-speler moet die transistor die seintoestand na 0 of 1 oorskakel. Dit is die "skakelfunksie"
Jy kan meer komplekse komponente vind wat transistors genoem word. Ons praat van geïntegreerde stroombane gemaak van vloeibare silikon infiltrasie.
Sowjet Silicon Valley
In die Sowjet-tye, in die vroeë 60's, het die stad Zelenograd 'n springplank geword vir die organisasie van die Mikro-elektroniese Sentrum daarin. Sowjet-ingenieur Shchigol F. A. ontwikkel die 2T312-transistor en sy analoog 2T319, wat later geword hethoofkomponent van hibriede stroombane. Dit was hierdie man wat die grondslag gelê het vir die vervaardiging van germaniumtransistors in die USSR.
In 1964 het die Angstrem-aanleg, op grond van die Research Institute of Precision Technologies, die eerste IC-Path-geïntegreerde stroombaan met 20 elemente op 'n skyfie geskep, wat die taak verrig van 'n kombinasie van transistors met resistiewe verbindings. Terselfdertyd het 'n ander tegnologie verskyn: die eerste plat transistors "Vliegtuig" is gelanseer.
In 1966 het die eerste eksperimentele stasie vir die vervaardiging van plat geïntegreerde stroombane by die Pulsar Navorsingsinstituut begin werk. By NIIME het dr. Valiev se groep lineêre resistors met logiese geïntegreerde stroombane begin vervaardig.
In 1968 het die Pulsar Navorsingsinstituut die eerste deel van KD910, KD911, KT318 dunfilm oopraam plat transistor hibriede IC's vervaardig, wat ontwerp is vir kommunikasie, televisie, radio-uitsaaiwese.
Lineêre transistors met massagebruik digitale IC's (tipe 155) is by die DOE Navorsingsinstituut ontwikkel. In 1969 het die Sowjet-fisikus Zh. I. Alferov die teorie vir die beheer van elektron- en ligvloeie in heterostrukture, gebaseer op die galliumarseniedstelsel, aan die wêreld ontdek.
Verlede versus toekoms
Die eerste reekstransistors was op germanium gebaseer. P-tipe en N-tipe germanium is saam verbind om 'n aansluitingstransistor te vorm.
Die Amerikaanse maatskappy Fairchild Semiconductor het die planêre proses in die 1960's uitgevind. Hier vir die vervaardiging van transistors metsilikon en fotolitografie is gebruik vir verbeterde industriële skaal reproduceerbaarheid. Dit het gelei tot die idee van geïntegreerde stroombane.
Beduidende verskille tussen germanium- en silikontransistors is soos volg:
- silikontransistors is baie goedkoper;
- silikontransistor het 'n drempelspanning van 0.7V terwyl germanium 'n drempelspanning van 0.3V het;
- silikon weerstaan temperature rondom 200°C, germanium 85°C;
- silikonlekstroom word gemeet in nA, vir germanium in mA;
- PIV Si is groter as Ge;
- Ge kan klein veranderinge in seine opspoor, daarom is hulle die mees "musikale" transistors as gevolg van hul hoë sensitiwiteit.
Oudio
Om klank van hoë geh alte op analoog oudiotoerusting te kry, moet jy besluit. Wat om te kies: moderne geïntegreerde stroombane (IC's) of ULF op germaniumtransistors?
In die vroeë dae van transistors het wetenskaplikes en ingenieurs gestry oor die materiaal wat die toestelle sou onderlê. Onder die elemente van die periodieke tabel is sommige geleiers, ander is isolators. Maar sommige elemente het 'n interessante eienskap wat dit moontlik maak om hulle halfgeleiers genoem te word. Silikon is 'n halfgeleier en word gebruik in byna alle transistors en geïntegreerde stroombane wat vandag vervaardig word.
Maar voordat silikon as 'n geskikte materiaal gebruik is om 'n transistor te maak, is dit deur germanium vervang. Die voordeel van silikon bo germanium was hoofsaaklik te danke aan die hoër wins wat behaal kon word.
Alhoewel germanium-transistors van verskillende vervaardigers dikwels verskillende eienskappe van mekaar het, word sommige tipes beskou as 'n warm, ryk en dinamiese klank. Klanke kan wissel van krakerig en ongelyk tot gedempte en plat met tussenin. Ongetwyfeld verdien so 'n transistor verdere studie as 'n versterker.
Raad vir aksie
Die aankoop van radiokomponente is 'n proses waarin jy alles kan kry wat jy vir jou werk nodig het. Wat sê die kenners?
Volgens baie radioamateurs en fynproewers van hoëgeh alteklank word die P605, KT602, KT908-reeks erken as die mees musikale transistors.
Vir stabiliseerders is dit beter om die AD148, AD162-reeks van Siemens, Philips, Telefunken te gebruik.
Te oordeel aan die resensies, die kragtigste van die germanium-transistors - GT806, wen dit in vergelyking met die P605-reeks, maar wat die timbrefrekwensie betref, is dit beter om voorkeur aan laasgenoemde te gee. Dit is die moeite werd om aandag te skenk aan die tipe KT851 en KT850, sowel as die veldeffek transistor KP904.
P210- en ASY21-tipes word nie aanbeveel nie, aangesien hulle eintlik swak klankeienskappe het.
Kitaare
Alhoewel verskillende handelsmerke van germanium-transistors verskillende eienskappe het, kan hulle almal gebruik word om 'n dinamiese, ryker en aangenamer klank te skep. Hulle kan help om die klank van 'n kitaar te veranderin 'n wye reeks kleure, insluitend intens, gedempte, hard, gladder, of 'n kombinasie hiervan. In sommige toestelle word hulle wyd gebruik om kitaarmusiek 'n wonderlike spel, uiters tasbare en sagte klank te gee.
Wat is die grootste nadeel van germanium-transistors? Natuurlik, hul onvoorspelbare gedrag. Volgens kenners sal dit nodig wees om 'n grootse aankoop van radiokomponente uit te voer, dit wil sê om honderde transistors te koop om die regte een vir jou te vind na herhaalde toetsing. Hierdie tekortkoming is deur die ateljee-ingenieur en musikant Zachary Vex geïdentifiseer terwyl hy gesoek het na vintage klankeffekte-blokke.
Vex het begin om Fuzz-kitaar-effekte-eenhede te skep om kitaarmusiek duideliker te laat klink deur die oorspronklike Fuzz-eenhede in sekere verhoudings te meng. Hy het hierdie transistors gebruik sonder om hul potensiaal te toets om die beste kombinasie te kry, uitsluitlik op geluk staatgemaak. Op die ou end is hy gedwing om sommige transistors te laat vaar weens hul ongeskikte klank en het goeie Fuzz-blokke met germanium-transistors in sy fabriek begin vervaardig.
