Transistor Germanium menikmati zaman kegemilangannya semasa dekad pertama elektronik semikonduktor sebelum digantikan secara meluas oleh peranti silikon gelombang mikro. Dalam artikel ini, kita akan membincangkan sebab transistor jenis pertama masih dianggap sebagai elemen penting dalam industri muzik dan sangat penting untuk penikmat bunyi yang bagus.
Kelahiran unsur
Germanium ditemui oleh Clemens dan Winkler di bandar Freiberg di Jerman pada tahun 1886. Kewujudan unsur ini telah diramalkan oleh Mendeleev, setelah menetapkan terlebih dahulu berat atomnya bersamaan dengan 71, dan ketumpatan 5.5 g/cm3.
Pada awal musim luruh tahun 1885, seorang pelombong yang bekerja di lombong perak Himmelsfürst berhampiran Freiberg terjumpa bijih yang luar biasa. Ia telah diberikan kepada Albin Weisbach dari Akademi Perlombongan berhampiran, yang mengesahkan bahawa ia adalah mineral baru. Dia pula meminta rakan sekerjanya Winkler untuk menganalisis pengekstrakan itu. Winkler mendapati itudaripada unsur kimia yang ditemui ialah 75% perak, 18% sulfur, saintis tidak dapat menentukan komposisi baki 7% isipadu penemuan itu.
Menjelang Februari 1886, dia menyedari bahawa ini adalah unsur seperti logam baharu. Apabila sifatnya diuji, ia menjadi jelas bahawa ia adalah unsur yang hilang dalam jadual berkala, yang terletak di bawah silikon. Mineral dari mana ia berasal dikenali sebagai argyrodite - Ag 8 GeS 6. Dalam beberapa dekad, unsur ini akan membentuk asas transistor germanium untuk bunyi.
Germanium
Pada akhir abad ke-19, germanium pertama kali diasingkan dan dikenal pasti oleh ahli kimia Jerman Clemens Winkler. Bahan ini, dinamakan sempena tanah air Winkler, telah lama dianggap sebagai logam kekonduksian rendah. Kenyataan ini telah disemak semasa Perang Dunia Kedua, sejak ketika itu sifat semikonduktor germanium ditemui. Peranti yang terdiri daripada germanium menjadi meluas pada tahun-tahun selepas perang. Pada masa ini, adalah perlu untuk memenuhi keperluan untuk pengeluaran transistor germanium dan peranti yang serupa. Oleh itu, pengeluaran germanium di Amerika Syarikat meningkat daripada beberapa ratus kilogram pada 1946 kepada 45 tan menjelang 1960.
Chronicle
Sejarah transistor bermula pada tahun 1947 dengan Bell Laboratories, terletak di New Jersey. Tiga ahli fizik Amerika yang cemerlang mengambil bahagian dalam proses itu: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) dan William Shockley (1910-1989).
Pasukan yang diketuai oleh Shockley cuba membangunkan jenis penguat baharu untukSistem telefon AS, tetapi apa yang mereka cipta sebenarnya ternyata lebih menarik.
Bardeen dan Brattain membina transistor pertama pada hari Selasa, 16 Disember 1947. Ia dikenali sebagai transistor hubungan titik. Shockley bekerja keras dalam projek itu, jadi tidak hairanlah dia bingung dan marah kerana ditolak. Tidak lama kemudian dia seorang diri membentuk teori transistor simpang. Peranti ini lebih unggul dalam banyak aspek berbanding transistor sesentuh titik.
Kelahiran dunia baharu
Semasa Bardeen meninggalkan Bell Labs untuk menjadi seorang ahli akademik (beliau meneruskan belajar transistor germanium dan superkonduktor di Universiti Illinois), Brattain bekerja seketika sebelum meneruskan pengajaran. Shockley memulakan syarikat pembuatan transistornya sendiri dan mencipta tempat yang unik - Silicon Valley. Ini adalah kawasan yang berkembang maju di California di sekitar Palo Alto di mana terletaknya syarikat elektronik utama. Dua pekerjanya, Robert Noyce dan Gordon Moore, mengasaskan Intel, pembuat cip terbesar di dunia.
Bardeen, Brattain dan Shockley bersatu semula secara ringkas pada tahun 1956 apabila mereka menerima anugerah saintifik tertinggi di dunia, Hadiah Nobel dalam Fizik, atas penemuan mereka.
Undang-undang paten
Reka bentuk transistor hubungan titik asal digariskan dalam paten AS yang difailkan oleh John Bardeen dan W alter Brattain pada Jun 1948 (kira-kira enam bulan selepas penemuan asal). Paten dikeluarkan 3 Oktober 1950tahun ini. Transistor PN ringkas mempunyai lapisan atas nipis germanium jenis P (kuning) dan lapisan bawah germanium jenis N (oren). Transistor Germanium mempunyai tiga pin: pemancar (E, merah), pengumpul (C, biru) dan tapak (G, hijau).
Secara ringkas
Prinsip pengendalian penguat bunyi transistor akan menjadi lebih jelas jika kita membuat analogi dengan prinsip pengendalian pili air: pemancar adalah saluran paip, dan pengumpul adalah pili. Perbandingan ini membantu menerangkan cara transistor berfungsi.
Mari kita bayangkan bahawa transistor adalah paip air. Arus elektrik bertindak seperti air. Transistor mempunyai tiga terminal: pangkalan, pengumpul dan pemancar. Pangkalan berfungsi seperti pemegang paip, pengumpul berfungsi seperti air yang mengalir ke dalam paip, dan pemancar berfungsi seperti lubang dari mana air mengalir keluar. Dengan memusingkan sedikit pemegang pili, anda boleh mengawal aliran air yang kuat. Jika anda memusingkan sedikit pemegang paip, maka kadar aliran air akan meningkat dengan ketara. Jika pemegang paip tertutup sepenuhnya, air tidak akan mengalir. Jika anda memusing tombol sepanjang jalan, air akan mengalir lebih laju.
Prinsip operasi
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, transistor germanium ialah litar yang berasaskan tiga sesentuh: pemancar (E), pengumpul (C) dan tapak (B). Pangkalan mengawal arus dari pengumpul ke pemancar. Arus yang mengalir dari pengumpul ke pemancar adalah berkadar dengan arus asas. Arus pemancar, atau arus asas, adalah sama dengan hFE. Persediaan ini menggunakan perintang pengumpul (RI). Jika Ic arus mengalir melaluiRI, voltan akan dijana merentasi perintang ini, yang sama dengan hasil darab Ic x RI. Ini bermakna voltan merentasi transistor ialah: E2 - (RI x Ic). Ic adalah lebih kurang sama dengan Ie, jadi jika IE=hFE x IB, maka Ic juga sama dengan hFE x IB. Oleh itu, selepas penggantian, voltan merentasi transistor (E) ialah E2 (RI x le x hFE).
Fungsi
Penguat audio transistor dibina pada fungsi penguatan dan pensuisan. Mengambil radio sebagai contoh, isyarat yang diterima oleh radio dari atmosfera adalah sangat lemah. Radio menguatkan isyarat ini melalui output pembesar suara. Ini ialah fungsi "boost". Jadi, sebagai contoh, transistor germanium gt806 bertujuan untuk digunakan dalam peranti nadi, penukar dan penstabil arus dan voltan.
Untuk radio analog, hanya menguatkan isyarat akan membuatkan pembesar suara mengeluarkan bunyi. Walau bagaimanapun, untuk peranti digital, bentuk gelombang input mesti diubah. Untuk peranti digital seperti komputer atau pemain MP3, transistor mesti menukar keadaan isyarat kepada 0 atau 1. Ini ialah "fungsi pensuisan"
Anda boleh menemui komponen yang lebih kompleks yang dipanggil transistor. Kita bercakap tentang litar bersepadu yang diperbuat daripada penyusupan silikon cecair.
Lembah Silikon Soviet
Pada zaman Soviet, pada awal 60-an, bandar Zelenograd menjadi batu loncatan untuk organisasi Pusat Mikroelektronik di dalamnya. Jurutera Soviet Shchigol F. A. membangunkan transistor 2T312 dan analognya 2T319, yang kemudiannya menjadikomponen utama litar hibrid. Lelaki inilah yang meletakkan asas untuk penghasilan transistor germanium di USSR.
Pada tahun 1964, loji Angstrem, berdasarkan Institut Penyelidikan Teknologi Ketepatan, mencipta litar bersepadu Laluan IC pertama dengan 20 elemen pada cip, yang melaksanakan tugas gabungan transistor dengan sambungan rintangan. Pada masa yang sama, teknologi lain muncul: transistor rata pertama "Satah" telah dilancarkan.
Pada tahun 1966, stesen percubaan pertama untuk pengeluaran litar bersepadu rata mula beroperasi di Institut Penyelidikan Pulsar. Di NIIME, kumpulan Dr. Valiev mula mengeluarkan perintang linear dengan litar bersepadu logik.
Pada tahun 1968, Institut Penyelidikan Pulsar menghasilkan bahagian pertama IC hibrid transistor rata bingkai terbuka filem nipis KD910, KD911, KT318, yang direka bentuk untuk komunikasi, televisyen, penyiaran radio.
Transistor linear dengan IC digital guna besar-besaran (jenis 155) telah dibangunkan di Institut Penyelidikan DOE. Pada tahun 1969, ahli fizik Soviet Zh. I. Alferov menemui dunia teori mengawal elektron dan fluks cahaya dalam heterostruktur berdasarkan sistem gallium arsenide.
Lalu berbanding masa depan
Transistor bersiri pertama adalah berdasarkan germanium. germanium jenis P dan jenis N disambungkan bersama untuk membentuk transistor simpang.
Syarikat Amerika Fairchild Semiconductor mencipta proses planar pada tahun 1960-an. Di sini untuk pengeluaran transistor dengansilikon dan fotolitografi telah digunakan untuk kebolehulangan skala industri yang lebih baik. Ini membawa kepada idea litar bersepadu.
Perbezaan ketara antara transistor germanium dan silikon adalah seperti berikut:
- transistor silikon jauh lebih murah;
- transistor silikon mempunyai voltan ambang 0.7V manakala germanium mempunyai voltan ambang 0.3V;
- silikon tahan suhu sekitar 200°C, germanium 85°C;
- arus kebocoran silikon diukur dalam nA, untuk germanium dalam mA;
- PIV Si lebih besar daripada Ge;
- Ge boleh mengesan perubahan kecil dalam isyarat justeru ia adalah transistor yang paling "muzik" kerana kepekaannya yang tinggi.
Audio
Untuk mendapatkan bunyi berkualiti tinggi pada peralatan audio analog, anda perlu membuat keputusan. Apa yang perlu dipilih: litar bersepadu moden (IC) atau ULF pada transistor germanium?
Pada zaman awal transistor, saintis dan jurutera berhujah mengenai bahan yang akan mendasari peranti. Antara unsur-unsur jadual berkala, ada yang konduktor, yang lain adalah penebat. Tetapi beberapa elemen mempunyai sifat menarik yang membolehkan mereka dipanggil semikonduktor. Silikon ialah semikonduktor dan digunakan dalam hampir semua transistor dan litar bersepadu yang dikeluarkan hari ini.
Tetapi sebelum silikon digunakan sebagai bahan yang sesuai untuk membuat transistor, ia telah digantikan dengan germanium. Kelebihan silikon berbanding germanium adalah disebabkan terutamanya oleh keuntungan yang lebih tinggi yang boleh dicapai.
Walaupun transistor germanium daripada pengeluar yang berbeza selalunya mempunyai ciri yang berbeza antara satu sama lain, sesetengah jenis dianggap menghasilkan bunyi yang hangat, kaya dan dinamik. Bunyi boleh berjulat daripada rangup dan tidak sekata kepada tersekat dan rata dengan di antara. Tidak dinafikan, transistor sebegini patut dikaji lebih lanjut sebagai peranti penguat.
Nasihat untuk tindakan
Membeli komponen radio ialah proses di mana anda boleh mendapatkan semua yang anda perlukan untuk kerja anda. Apa kata pakar?
Menurut kebanyakan radio amatur dan pakar bunyi berkualiti tinggi, siri P605, KT602, KT908 diiktiraf sebagai transistor paling muzikal.
Untuk penstabil, lebih baik menggunakan siri AD148, AD162 daripada Siemens, Philips, Telefunken.
Berdasarkan ulasan, transistor germanium yang paling berkuasa - GT806, ia menang berbanding dengan siri P605, tetapi dari segi kekerapan timbre, adalah lebih baik untuk memberi keutamaan kepada yang terakhir. Perlu diberi perhatian kepada jenis KT851 dan KT850, serta transistor kesan medan KP904.
Jenis P210 dan ASY21 tidak disyorkan kerana ia sebenarnya mempunyai ciri bunyi yang lemah.
Gitar
Walaupun jenama transistor germanium yang berbeza mempunyai ciri yang berbeza, semuanya boleh digunakan untuk mencipta bunyi yang dinamik, lebih kaya dan lebih menyeronokkan. Mereka boleh membantu menukar bunyi gitardalam pelbagai ton, termasuk sengit, diredam, keras, lebih licin atau gabungan ini. Dalam sesetengah peranti, ia digunakan secara meluas untuk memberikan muzik gitar permainan yang hebat, sangat ketara dan bunyi yang lembut.
Apakah kelemahan utama transistor germanium? Sudah tentu, tingkah laku mereka yang tidak dapat diramalkan. Menurut pakar, adalah perlu untuk melakukan pembelian besar-besaran komponen radio, iaitu, untuk membeli ratusan transistor untuk mencari yang sesuai untuk anda selepas ujian berulang. Kelemahan ini dikenal pasti oleh jurutera studio dan pemuzik Zachary Vex semasa mencari blok kesan bunyi vintaj.
Vex mula mencipta unit kesan gitar Fuzz untuk menjadikan bunyi muzik gitar lebih jelas dengan mencampurkan unit Fuzz asal dalam perkadaran tertentu. Dia menggunakan transistor ini tanpa menguji potensi mereka untuk mendapatkan kombinasi terbaik, hanya bergantung pada nasib. Akhirnya, dia terpaksa meninggalkan beberapa transistor kerana bunyinya yang tidak sesuai dan mula menghasilkan blok Fuzz yang baik dengan transistor germanium di kilangnya.
