Germanium-transistorer nøt sin storhetstid under det første tiåret med halvlederelektronikk før de ble mye erstattet av mikrobølgesilisiumenheter. I denne artikkelen skal vi diskutere hvorfor den første typen transistorer fortsatt anses som et viktig element i musikkbransjen og er av stor betydning for kjennere av god lyd.
Fødselen til elementet
Germanium ble oppdaget av Clemens og Winkler i den tyske byen Freiberg i 1886. Eksistensen av dette elementet ble forutsagt av Mendeleev, etter å ha satt på forhånd dens atomvekt lik 71, og tettheten på 5,5 g/cm3.
På høsten 1885 snublet en gruvearbeider som jobbet ved sølvgruven Himmelsfürst nær Freiberg over en uvanlig malm. Det ble gitt til Albin Weisbach fra det nærliggende gruveakademiet, som bekreftet at det var et nytt mineral. Han ba på sin side sin kollega Winkler analysere utvinningen. Winkler oppdaget detav det funnet kjemiske elementet er 75 % sølv, 18 % svovel, forskeren kunne ikke bestemme sammensetningen av de resterende 7 % volumet av funnet.
I februar 1886 innså han at dette var et nytt metalllignende element. Da egenskapene ble testet, ble det klart at det var det manglende elementet i det periodiske systemet, som ligger under silisium. Mineralet det stammer fra er kjent som argyrodite - Ag 8 GeS 6. Om noen tiår vil dette grunnstoffet danne grunnlaget for germaniumtransistorer for lyd.
Germanium
På slutten av 1800-tallet ble germanium først isolert og identifisert av den tyske kjemikeren Clemens Winkler. Dette materialet, oppk alt etter Winklers hjemland, har lenge vært ansett som et metall med lav ledningsevne. Denne uttalelsen ble revidert under andre verdenskrig, siden det var da halvlederegenskapene til germanium ble oppdaget. Enheter bestående av germanium ble utbredt i etterkrigsårene. På dette tidspunktet var det nødvendig å tilfredsstille behovet for produksjon av germaniumtransistorer og lignende enheter. Dermed vokste produksjonen av germanium i USA fra noen få hundre kilo i 1946 til 45 tonn i 1960.
Chronicle
Transistorens historie begynner i 1947 med Bell Laboratories, som ligger i New Jersey. Tre strålende amerikanske fysikere deltok i prosessen: John Bardeen (1908–1991), W alter Brattain (1902–1987) og William Shockley (1910–1989).
Teamet ledet av Shockley prøvde å utvikle en ny type forsterker forAmerikansk telefonsystem, men det de faktisk fant opp viste seg å være mye mer interessant.
Bardeen og Brattain bygde den første transistoren tirsdag 16. desember 1947. Det er kjent som punktkontakttransistoren. Shockley jobbet hardt med prosjektet, så det er ingen overraskelse at han ble forvirret og sint over å bli avvist. Snart dannet han på egenhånd teorien om overgangstransistoren. Denne enheten er overlegen på mange måter punktkontakttransistoren.
Fødselen til en ny verden
Mens Bardeen forlot Bell Labs for å bli akademiker (han fortsatte med å studere germaniumtransistorer og superledere ved University of Illinois), jobbet Brattain en stund før han gikk videre til undervisningen. Shockley startet sitt eget transistorproduksjonsselskap og skapte et unikt sted - Silicon Valley. Dette er et blomstrende område i California rundt Palo Alto hvor store elektronikkselskaper er lokalisert. To av hans ansatte, Robert Noyce og Gordon Moore, grunnla Intel, verdens største brikkeprodusent.
Bardeen, Brattain og Shockley ble kort gjenforent i 1956 da de mottok verdens høyeste vitenskapelige pris, Nobelprisen i fysikk, for oppdagelsen deres.
Patentlov
Den originale punktkontakttransistordesignet er skissert i et amerikansk patent innlevert av John Bardeen og W alter Brattain i juni 1948 (omtrent seks måneder etter den opprinnelige oppdagelsen). Patent utstedt 3. oktober 1950årets. En enkel PN-transistor hadde et tynt topplag av P-type germanium (gul) og et bunnlag av N-type germanium (oransje). Germanium-transistorer hadde tre pinner: emitter (E, rød), kollektor (C, blå) og base (G, grønn).
I enkle ord
Prinsippet for driften av en transistorlydforsterker vil bli tydeligere hvis vi trekker en analogi med prinsippet for driften av en vannkran: emitteren er en rørledning, og kollektoren er en kran. Denne sammenligningen hjelper til med å forklare hvordan en transistor fungerer.
La oss forestille oss at transistoren er en vannkran. Elektrisk strøm fungerer som vann. Transistoren har tre terminaler: base, kollektor og emitter. Sokkelen fungerer som et kranhåndtak, oppsamleren fungerer som vann som renner inn i kranen, og emitteren fungerer som et hull som vann renner ut fra. Ved å vri litt på kranens håndtak kan du kontrollere den kraftige vannstrømmen. Hvis du vrir litt på kranhåndtaket, vil strømningshastigheten til vannet øke betydelig. Hvis kranens håndtak er helt lukket, vil vannet ikke renne. Hvis du dreier knappen helt, vil vannet renne mye raskere.
Driftsprinsipp
Som tidligere nevnt er germaniumtransistorer kretser som er basert på tre kontakter: emitter (E), kollektor (C) og base (B). Basen styrer strømmen fra kollektoren til emitteren. Strømmen som går fra kollektoren til emitteren er proporsjonal med basisstrømmen. Emitterstrømmen, eller basisstrømmen, er lik hFE. Dette oppsettet bruker en kollektormotstand (RI). Hvis strømmen Ic renner gjennomRI, vil det genereres en spenning over denne motstanden, som er lik produktet av Ic x RI. Dette betyr at spenningen over transistoren er: E2 - (RI x Ic). Ic er omtrent lik Ie, så hvis IE=hFE x IB, så er Ic også lik hFE x IB. Derfor, etter utskiftingen, er spenningen over transistorene (E) E2 (RI x le x hFE).
Functions
Transistorlydforsterkeren er bygget på forsterknings- og svitsjefunksjoner. For å ta radio som et eksempel, er signalene som en radio mottar fra atmosfæren ekstremt svake. Radioen forsterker disse signalene gjennom høyttalerutgangen. Dette er "boost"-funksjonen. Så for eksempel er germaniumtransistoren gt806 beregnet for bruk i pulsenheter, omformere og strøm- og spenningsstabilisatorer.
For analog radio vil bare forsterking av signalet få høyttalerne til å produsere lyd. For digitale enheter må imidlertid inngangsbølgeformen endres. For en digital enhet som en datamaskin eller MP3-spiller, må transistoren bytte sign altilstanden til 0 eller 1. Dette er "byttefunksjonen"
Du kan finne mer komplekse komponenter k alt transistorer. Vi snakker om integrerte kretser laget av flytende silisiuminfiltrasjon.
Sovjet Silicon Valley
I sovjettiden, på begynnelsen av 60-tallet, ble byen Zelenograd et springbrett for organiseringen av Microelectronics Center i den. Den sovjetiske ingeniøren Shchigol F. A. utvikler 2T312-transistoren og dens analoge 2T319, som senere blehovedkomponenten i hybridkretser. Det var denne mannen som la grunnlaget for produksjonen av germaniumtransistorer i USSR.
I 1964 skapte Angstrem-anlegget, på grunnlag av Research Institute of Precision Technologies, den første integrerte IC-Path-kretsen med 20 elementer på en brikke, som utfører oppgaven med en kombinasjon av transistorer med resistive forbindelser. Samtidig dukket det opp en annen teknologi: de første flate transistorene "Plane" ble lansert.
I 1966 begynte den første eksperimentelle stasjonen for produksjon av flate integrerte kretser å operere ved Pulsar Research Institute. På NIIME begynte Dr. Valievs gruppe å produsere lineære motstander med logiske integrerte kretser.
I 1968 produserte Pulsar Research Institute den første delen av KD910, KD911, KT318 tynnfilm åpen-ramme flat transistor hybrid IC, som er designet for kommunikasjon, TV, radiokringkasting.
Lineære transistorer med massebruk av digitale IC-er (type 155) ble utviklet ved DOE Research Institute. I 1969 oppdaget den sovjetiske fysikeren Zh. I. Alferov for verden teorien om å kontrollere elektron- og lysflukser i heterostrukturer basert på galliumarsenidsystemet.
Fortid versus fremtid
De første serielle transistorene var basert på germanium. P-type og N-type germanium ble koblet sammen for å danne en overgangstransistor.
Det amerikanske selskapet Fairchild Semiconductor oppfant den plane prosessen på 1960-tallet. Her for produksjon av transistorer medsilisium og fotolitografi har blitt brukt for forbedret reproduserbarhet i industriell skala. Dette førte til ideen om integrerte kretser.
Betydelige forskjeller mellom germanium- og silisiumtransistorer er som følger:
- silisiumtransistorer er mye billigere;
- silisiumtransistor har en terskelspenning på 0,7V mens germanium har en terskelspenning på 0,3V;
- silisium tåler temperaturer rundt 200°C, germanium 85°C;
- silisiumlekkasjestrøm måles i nA, for germanium i mA;
- PIV Si er større enn Ge;
- Ge kan oppdage små endringer i signaler, derfor er de de mest "musikalske" transistorene på grunn av deres høye følsomhet.
Audio
For å få lyd av høy kvalitet på analogt lydutstyr, må du bestemme deg. Hva du skal velge: moderne integrerte kretser (ICer) eller ULF på germaniumtransistorer?
I transistorens tidlige dager kranglet forskere og ingeniører om materialet som skulle ligge til grunn for enhetene. Blant elementene i det periodiske systemet er noen ledere, andre er isolatorer. Men noen elementer har en interessant egenskap som gjør at de kan kalles halvledere. Silisium er en halvleder og brukes i nesten alle transistorer og integrerte kretser som produseres i dag.
Men før silisium ble brukt som et egnet materiale for å lage en transistor, ble det erstattet av germanium. Fordelen med silisium fremfor germanium skyldtes hovedsakelig den høyere gevinsten som kunne oppnås.
Selv om germaniumtransistorer fra forskjellige produsenter ofte har forskjellige egenskaper fra hverandre, anses noen typer å produsere en varm, fyldig og dynamisk lyd. Lyder kan variere fra sprø og ujevn til dempet og flat med mellom. Utvilsomt fortjener en slik transistor videre studier som en forsterker.
Handlingsråd
Å kjøpe opp radiokomponenter er en prosess der du kan finne alt du trenger til arbeidet ditt. Hva sier ekspertene?
I følge mange radioamatører og kjennere av høykvalitetslyd er P605, KT602, KT908-seriene anerkjent som de mest musikalske transistorene.
For stabilisatorer er det bedre å bruke AD148, AD162-serien fra Siemens, Philips, Telefunken.
Etter vurderingene å dømme, den kraftigste av germanium-transistorene - GT806, vinner den sammenlignet med P605-serien, men når det gjelder klangfrekvens, er det bedre å foretrekke sistnevnte. Det er verdt å ta hensyn til typen KT851 og KT850, samt felteffekttransistoren KP904.
P210 og ASY21-typene anbefales ikke, da de faktisk har dårlige lydegenskaper.
gitarer
Selv om forskjellige merker av germanium-transistorer har forskjellige egenskaper, kan de alle brukes til å skape en dynamisk, rikere og mer fornøyelig lyd. De kan bidra til å endre lyden til en gitari et bredt spekter av toner, inkludert intense, dempet, harde, jevnere eller en kombinasjon av disse. I noen enheter er de mye brukt for å gi gitarmusikk et flott spill, ekstremt håndgripelig og myk lyd.
Hva er den største ulempen med germaniumtransistorer? Selvfølgelig, deres uforutsigbare oppførsel. Ifølge eksperter vil det være nødvendig å gjennomføre et grandiost kjøp av radiokomponenter, det vil si å kjøpe hundrevis av transistorer for å finne den rette for deg etter gjentatt testing. Denne mangelen ble identifisert av studioingeniør og musiker Zachary Vex mens han søkte etter vintage lydeffektblokker.
Vex begynte å lage Fuzz gitareffektenheter for å få gitarmusikken til å høres klarere ut ved å blande de originale Fuzz-enhetene i visse proporsjoner. Han brukte disse transistorene uten å teste potensialet deres for å få den beste kombinasjonen, kun avhengig av flaks. Til slutt ble han tvunget til å forlate noen transistorer på grunn av deres uegnede lyd og begynte å produsere gode Fuzz-blokker med germaniumtransistorer i fabrikken hans.
