Ang Germanium transistor ay nasiyahan sa kanilang kasaganaan sa unang dekada ng semiconductor electronics bago malawakang pinalitan ng mga microwave silicon device. Sa artikulong ito, tatalakayin natin kung bakit ang unang uri ng mga transistor ay itinuturing pa ring mahalagang elemento sa industriya ng musika at ito ay napakahalaga para sa mga mahilig sa magandang tunog.
Ang pagsilang ng elemento
AngGermanium ay natuklasan nina Clemens at Winkler sa lungsod ng Freiberg ng Germany noong 1886. Ang pagkakaroon ng elementong ito ay hinulaan ni Mendeleev, nang itinakda nang maaga ang atomic na timbang nito na katumbas ng 71, at ang density na 5.5 g/cm3.
Noong unang bahagi ng taglagas ng 1885, isang minero na nagtatrabaho sa Himmelsfürst silver mine malapit sa Freiberg ay natitisod sa isang hindi pangkaraniwang mineral. Ibinigay ito kay Albin Weisbach mula sa malapit na Mining Academy, na kinumpirma na ito ay isang bagong mineral. Siya naman ay nagtanong sa kanyang kasamahan na si Winkler na pag-aralan ang pagkuha. Natuklasan iyon ni Winklersa nahanap na elemento ng kemikal ay 75% na pilak, 18% na asupre, hindi matukoy ng siyentipiko ang komposisyon ng natitirang 7% na dami ng nahanap.
Noong Pebrero 1886, napagtanto niya na ito ay isang bagong elementong mala-metal. Nang masuri ang mga katangian nito, naging malinaw na ito ang nawawalang elemento sa periodic table, na matatagpuan sa ibaba ng silikon. Ang mineral kung saan ito nagmula ay kilala bilang argyrodite - Ag 8 GeS 6. Sa loob ng ilang dekada, ang elementong ito ay magiging batayan ng germanium transistor para sa tunog.
Germanium
Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang germanium ay unang nahiwalay at nakilala ng German chemist na si Clemens Winkler. Ang materyal na ito, na pinangalanan sa tinubuang-bayan ni Winkler, ay matagal nang itinuturing na isang metal na may mababang conductivity. Ang pahayag na ito ay binago noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, mula noon ay natuklasan ang mga katangian ng semiconductor ng germanium. Ang mga aparato na binubuo ng germanium ay naging laganap sa mga taon pagkatapos ng digmaan. Sa oras na ito, kinakailangan upang masiyahan ang pangangailangan para sa paggawa ng mga germanium transistors at mga katulad na aparato. Kaya, ang produksyon ng germanium sa Estados Unidos ay lumago mula sa ilang daang kilo noong 1946 hanggang 45 tonelada noong 1960.
Chronicle
Ang kasaysayan ng mga transistor ay nagsimula noong 1947 sa Bell Laboratories, na matatagpuan sa New Jersey. Tatlong mahuhusay na Amerikanong pisiko ang lumahok sa proseso: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) at William Shockley (1910-1989).
Sinubukan ng team na pinamumunuan ni Shockley na bumuo ng bagong uri ng amplifier para saUS telephone system, ngunit ang aktwal nilang naimbento ay naging mas kawili-wili.
Nagawa nina Bardeen at Brattain ang unang transistor noong Martes, Disyembre 16, 1947. Ito ay kilala bilang ang point contact transistor. Si Shockley ay nagtrabaho nang husto sa proyekto, kaya hindi nakakagulat na siya ay nataranta at nagalit sa pagtanggi. Di-nagtagal, siya ay nag-iisang nabuo ang teorya ng junction transistor. Ang device na ito ay higit na mahusay sa maraming aspeto kaysa sa point contact transistor.
Ang pagsilang ng isang bagong mundo
Habang umalis si Bardeen sa Bell Labs upang maging isang akademiko (nagpatuloy siya sa pag-aaral ng germanium transistors at superconductor sa University of Illinois), nagtrabaho si Brattain nang ilang sandali bago lumipat sa pagtuturo. Sinimulan ni Shockley ang kanyang sariling kumpanya ng pagmamanupaktura ng transistor at lumikha ng isang natatanging lugar - Silicon Valley. Ito ay isang maunlad na lugar sa California sa paligid ng Palo Alto kung saan matatagpuan ang mga pangunahing korporasyon ng electronics. Dalawa sa kanyang mga empleyado, sina Robert Noyce at Gordon Moore, ang nagtatag ng Intel, ang pinakamalaking chipmaker sa mundo.
Sandaling muling nagkita sina Bardeen, Brattain at Shockley noong 1956 nang matanggap nila ang pinakamataas na parangal sa siyensya sa mundo, ang Nobel Prize sa Physics, para sa kanilang pagtuklas.
Batas sa patent
Ang orihinal na disenyo ng point-contact transistor ay nakabalangkas sa isang patent ng US na inihain nina John Bardeen at W alter Brattain noong Hunyo 1948 (mga anim na buwan pagkatapos ng orihinal na pagtuklas). Inilabas ang patent noong Oktubre 3, 1950ng taon. Ang isang simpleng PN transistor ay may manipis na tuktok na layer ng P-type germanium (dilaw) at isang ilalim na layer ng N-type na germanium (orange). Ang Germanium transistor ay may tatlong pin: emitter (E, red), collector (C, blue), at base (G, green).
Sa madaling salita
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng transistor sound amplifier ay magiging mas malinaw kung gagawa tayo ng pagkakatulad sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng water tap: ang emitter ay isang pipeline, at ang collector ay isang gripo. Nakakatulong ang paghahambing na ito na ipaliwanag kung paano gumagana ang isang transistor.
Isipin natin na ang transistor ay isang gripo ng tubig. Ang electric current ay kumikilos tulad ng tubig. Ang transistor ay may tatlong terminal: base, collector at emitter. Ang base ay gumagana tulad ng isang gripo, ang kolektor ay gumagana tulad ng tubig na tumatakbo sa gripo, at ang emitter ay gumagana tulad ng isang butas kung saan ang tubig ay umaagos palabas. Sa bahagyang pagpihit ng gripo, makokontrol mo ang malakas na daloy ng tubig. Kung bahagyang iikot mo ang hawakan ng gripo, kung gayon ang daloy ng tubig ay tataas nang malaki. Kung ang hawakan ng gripo ay ganap na nakasara, ang tubig ay hindi dadaloy. Kung paikutin mo ang knob, mas mabilis ang daloy ng tubig.
Prinsipyo ng operasyon
Tulad ng nabanggit kanina, ang germanium transistor ay mga circuit na nakabatay sa tatlong contact: emitter (E), collector (C) at base (B). Kinokontrol ng base ang kasalukuyang mula sa kolektor hanggang sa emitter. Ang kasalukuyang dumadaloy mula sa kolektor hanggang sa emitter ay proporsyonal sa kasalukuyang base. Ang emitter current, o base current, ay katumbas ng hFE. Ang setup na ito ay gumagamit ng collector resistor (RI). Kung dumadaloy ang kasalukuyang IcRI, isang boltahe ang bubuo sa risistor na ito, na katumbas ng produkto ng Ic x RI. Nangangahulugan ito na ang boltahe sa transistor ay: E2 - (RI x Ic). Ang Ic ay tinatayang katumbas ng Ie, kaya kung ang IE=hFE x IB, ang Ic ay katumbas din ng hFE x IB. Samakatuwid, pagkatapos ng pagpapalit, ang boltahe sa mga transistor (E) ay E2 (RI x le x hFE).
Mga Pag-andar
Ang transistor audio amplifier ay binuo sa amplification at switching function. Kung isinasaalang-alang ang radyo bilang isang halimbawa, ang mga signal na natatanggap ng radyo mula sa atmospera ay napakahina. Pinapalakas ng radyo ang mga signal na ito sa pamamagitan ng output ng speaker. Ito ang function na "boost". Kaya, halimbawa, ang germanium transistor gt806 ay inilaan para sa paggamit sa mga pulse device, converter at current at voltage stabilizer.
Para sa analog radio, ang pagpapalakas lang ng signal ay gagawa ng tunog sa mga speaker. Gayunpaman, para sa mga digital na device, dapat baguhin ang input waveform. Para sa isang digital device gaya ng computer o MP3 player, dapat ilipat ng transistor ang signal state sa 0 o 1. Ito ang "switching function"
Makakahanap ka ng mas kumplikadong mga bahagi na tinatawag na transistor. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga integrated circuit na ginawa mula sa liquid silicon infiltration.
Soviet Silicon Valley
Noong panahon ng Sobyet, noong unang bahagi ng 60s, ang lungsod ng Zelenograd ay naging springboard para sa organisasyon ng Microelectronics Center dito. Ang inhinyero ng Sobyet na si Shchigol F. A. ay bumuo ng 2T312 transistor at ang analogue nito na 2T319, na kalaunan ay nagingpangunahing bahagi ng hybrid circuits. Ang taong ito ang naglatag ng pundasyon para sa paggawa ng mga germanium transistor sa USSR.
Noong 1964, ang planta ng Angstrem, batay sa Research Institute of Precision Technologies, ay lumikha ng unang integrated circuit ng IC-Path na may 20 elemento sa isang chip, na gumaganap ng gawain ng kumbinasyon ng mga transistor na may mga resistive na koneksyon. Kasabay nito, lumitaw ang isa pang teknolohiya: ang unang flat transistor na "Eroplano" ay inilunsad.
Noong 1966, ang unang pang-eksperimentong istasyon para sa paggawa ng mga flat integrated circuit ay nagsimulang gumana sa Pulsar Research Institute. Sa NIIME, nagsimula ang grupo ni Dr. Valiev sa paggawa ng mga linear resistors na may logic integrated circuits.
Noong 1968, ginawa ng Pulsar Research Institute ang unang bahagi ng KD910, KD911, KT318 thin-film open-frame flat transistor hybrid ICs, na idinisenyo para sa komunikasyon, telebisyon, pagsasahimpapawid sa radyo.
Linear transistors na may mass-use digital ICs (type 155) ay binuo sa DOE Research Institute. Noong 1969, natuklasan ng Soviet physicist na si Zh. I. Alferov sa mundo ang teorya ng pagkontrol sa electron at light fluxes sa mga heterostructure batay sa gallium arsenide system.
Nakaraan laban sa hinaharap
Ang unang serial transistor ay batay sa germanium. Ang P-type at N-type na germanium ay pinagsama-sama upang bumuo ng junction transistor.
Inimbento ng American company na Fairchild Semiconductor ang planar process noong 1960s. Dito para sa produksyon ng mga transistors na mayGinamit ang silikon at photolithography para sa pinahusay na reproducibility ng pang-industriya na sukat. Ito ay humantong sa ideya ng mga integrated circuit.
Ang mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng germanium at silicon transistor ay ang mga sumusunod:
- Ang silicon transistor ay mas mura;
- silicon transistor ay may threshold voltage na 0.7V habang ang germanium ay may threshold voltage na 0.3V;
- silicon ay lumalaban sa mga temperatura sa paligid ng 200°C, germanium 85°C;
- silicon leakage current ay sinusukat sa nA, para sa germanium sa mA;
- PIV Si ay mas malaki kaysa sa Ge;
- Maaaring makita ng Ge ang maliliit na pagbabago sa mga signal kaya sila ang pinaka "musical" na transistor dahil sa kanilang mataas na sensitivity.
Audio
Upang makakuha ng mataas na kalidad na tunog sa analog audio equipment, kailangan mong magpasya. Ano ang pipiliin: modernong integrated circuits (ICs) o ULF sa germanium transistor?
Sa mga unang araw ng transistor, nagtalo ang mga siyentipiko at inhinyero tungkol sa materyal na magiging batayan ng mga device. Kabilang sa mga elemento ng periodic table, ang ilan ay conductors, ang iba ay insulators. Ngunit ang ilang mga elemento ay may isang kawili-wiling pag-aari na nagpapahintulot sa kanila na tawaging semiconductor. Ang Silicon ay isang semiconductor at ginagamit sa halos lahat ng transistor at integrated circuit na ginagawa ngayon.
Ngunit bago ginamit ang silicon bilang angkop na materyal para sa paggawa ng transistor, pinalitan ito ng germanium. Ang bentahe ng silicon sa germanium ay higit sa lahat dahil sa mas mataas na pakinabang na maaaring makamit.
Bagaman ang mga germanium transistor mula sa iba't ibang mga tagagawa ay kadalasang may iba't ibang katangian sa isa't isa, ang ilang mga uri ay itinuturing na gumagawa ng mainit, mayaman at dynamic na tunog. Ang mga tunog ay maaaring mula sa malutong at hindi pantay hanggang sa muffled at flat na may in-between. Walang alinlangan, ang naturang transistor ay nararapat sa karagdagang pag-aaral bilang isang amplifying device.
Payo para sa pagkilos
Ang pagbili ng mga bahagi ng radyo ay isang proseso kung saan mahahanap mo ang lahat ng kailangan mo para sa iyong trabaho. Ano ang sinasabi ng mga eksperto?
Ayon sa maraming radio amateurs at connoisseurs ng de-kalidad na tunog, kinikilala ang seryeng P605, KT602, KT908 bilang ang pinakamaraming musical transistor.
Para sa mga stabilizer, mas mainam na gamitin ang AD148, AD162 series mula sa Siemens, Philips, Telefunken.
Sa paghusga sa pamamagitan ng mga review, ang pinakamakapangyarihan sa mga germanium transistors - GT806, panalo ito kumpara sa seryeng P605, ngunit sa mga tuntunin ng dalas ng timbre, mas mahusay na bigyan ng kagustuhan ang huli. Ito ay nagkakahalaga ng pagbibigay pansin sa uri na KT851 at KT850, pati na rin ang field-effect transistor na KP904.
Hindi inirerekomenda ang mga uri ng P210 at ASY21 dahil may mga hindi magandang katangian ng tunog ang mga ito.
Guitars
Bagaman ang iba't ibang brand ng germanium transistor ay may iba't ibang katangian, lahat ng ito ay magagamit upang lumikha ng isang dynamic, mas mayaman at mas kasiya-siyang tunog. Makakatulong sila na baguhin ang tunog ng gitarasa isang malawak na hanay ng mga tono, kabilang ang matindi, naka-mute, malupit, mas makinis, o kumbinasyon ng mga ito. Sa ilang device, malawakang ginagamit ang mga ito upang bigyan ang musika ng gitara ng isang mahusay na pagtugtog, sobrang nakikita at malambot na tunog.
Ano ang pangunahing kawalan ng germanium transistors? Siyempre, ang kanilang hindi mahuhulaan na pag-uugali. Ayon sa mga eksperto, kinakailangan na magsagawa ng isang mahusay na pagbili ng mga bahagi ng radyo, iyon ay, upang bumili ng daan-daang mga transistor upang mahanap ang tama para sa iyo pagkatapos ng paulit-ulit na pagsubok. Ang pagkukulang na ito ay natukoy ng studio engineer at musikero na si Zachary Vex habang naghahanap ng mga vintage sound effect block.
Ang Vex ay nagsimulang lumikha ng mga unit ng Fuzz guitar effects upang gawing mas malinaw ang tunog ng musika ng gitara sa pamamagitan ng paghahalo ng mga orihinal na unit ng Fuzz sa ilang partikular na proporsyon. Ginamit niya ang mga transistor na ito nang hindi sinusubukan ang kanilang potensyal na makuha ang pinakamahusay na kumbinasyon, umaasa lamang sa swerte. Sa huli, napilitan siyang iwanan ang ilang transistor dahil sa hindi angkop na tunog ng mga ito at nagsimulang gumawa ng magagandang Fuzz block na may germanium transistor sa kanyang pabrika.
