Tranzistorët gjermanë shijuan kulmin e tyre gjatë dekadës së parë të elektronikës gjysmëpërçuese përpara se të zëvendësoheshin gjerësisht nga pajisjet e silikonit me mikrovalë. Në këtë artikull, ne do të diskutojmë pse lloji i parë i transistorëve konsiderohet ende një element i rëndësishëm në industrinë e muzikës dhe është i një rëndësie të madhe për njohësit e tingullit të mirë.
Lindja e elementit
Germanium u zbulua nga Clemens dhe Winkler në qytetin gjerman të Freiberg në 1886. Ekzistenca e këtij elementi u parashikua nga Mendelejevi, pasi kishte vendosur paraprakisht peshën e tij atomike të barabartë me 71 dhe densitetin prej 5,5 g/cm3.
Në fillim të vjeshtës të vitit 1885, një minator që punonte në minierën e argjendit Himmelsfürst pranë Freiberg u përplas me një mineral të pazakontë. Ai iu dha Albin Weisbach nga Akademia e Minierave aty pranë, i cili konfirmoi se ishte një mineral i ri. Ai, nga ana tjetër, i kërkoi kolegut të tij Winkler të analizonte nxjerrjen. Winkler e zbuloi këtëi elementit kimik të gjetur është 75% argjend, 18% squfur, shkencëtari nuk mundi të përcaktojë përbërjen e vëllimit të mbetur prej 7% të gjetjes.
Në shkurt 1886, ai kuptoi se ky ishte një element i ri i ngjashëm me metalin. Kur u testuan vetitë e tij, u bë e qartë se ishte elementi që mungonte në tabelën periodike, i cili ndodhet poshtë silikonit. Minerali nga i cili e ka origjinën njihet si argjirodit - Ag 8 GeS 6. Pas disa dekadash, ky element do të formojë bazën e transistorëve të germaniumit për zërin.
Gjermanium
Në fund të shekullit të 19-të, germaniumi u izolua dhe u identifikua për herë të parë nga kimisti gjerman Clemens Winkler. Ky material, i quajtur pas atdheut të Winkler, është konsideruar prej kohësh një metal me përçueshmëri të ulët. Kjo deklaratë u rishikua gjatë Luftës së Dytë Botërore, pasi që atëherë u zbuluan vetitë gjysmëpërçuese të germaniumit. Pajisjet e përbëra nga germanium u përhapën gjerësisht në vitet e pasluftës. Në këtë kohë, ishte e nevojshme të plotësohej nevoja për prodhimin e transistorëve të germaniumit dhe pajisjeve të ngjashme. Kështu, prodhimi i germaniumit në Shtetet e Bashkuara u rrit nga disa qindra kilogramë në vitin 1946 në 45 tonë deri në vitin 1960.
Kronikë
Historia e transistorëve fillon në vitin 1947 me Bell Laboratories, të vendosura në New Jersey. Tre fizikanë të shkëlqyer amerikanë morën pjesë në proces: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) dhe William Shockley (1910-1989).
Ekipi i udhëhequr nga Shockley u përpoq të zhvillonte një lloj të ri përforcuesi përSistemi telefonik amerikan, por ajo që ata shpikën në fakt doli të ishte shumë më interesante.
Bardeen dhe Brattain ndërtuan transistorin e parë të martën, më 16 dhjetor 1947. Njihet si tranzistori i kontaktit me pikë. Shockley punoi shumë në projekt, kështu që nuk është çudi që ai ishte i tronditur dhe i zemëruar nga refuzimi. Së shpejti ai formoi i vetëm teorinë e tranzistorit të kryqëzimit. Kjo pajisje është superiore në shumë aspekte ndaj transistorit të kontaktit me pikë.
Lindja e një bote të re
Ndërsa Bardeen u largua nga Bell Labs për t'u bërë akademik (ai vazhdoi të studionte transistorët dhe superpërçuesit e germaniumit në Universitetin e Illinois), Brattain punoi për një kohë përpara se të kalonte në mësimdhënie. Shockley filloi kompaninë e tij të prodhimit të transistorëve dhe krijoi një vend unik - Silicon Valley. Kjo është një zonë e lulëzuar në Kaliforni rreth Palo Alto ku ndodhen korporatat e mëdha elektronike. Dy nga punonjësit e tij, Robert Noyce dhe Gordon Moore, themeluan Intel, prodhuesin më të madh të çipave në botë.
Bardeen, Brattain dhe Shockley u ribashkuan shkurtimisht në vitin 1956 kur morën çmimin më të lartë shkencor në botë, Çmimin Nobel në Fizikë, për zbulimin e tyre.
Ligji për patentën
Dizajni origjinal i tranzitorit me kontakt me pikë është përshkruar në një patentë amerikane të paraqitur nga John Bardeen dhe W alter Brattain në qershor 1948 (rreth gjashtë muaj pas zbulimit origjinal). Patenta e lëshuar më 3 tetor 1950i vitit. Një transistor i thjeshtë PN kishte një shtresë të sipërme të hollë të germaniumit të tipit P (të verdhë) dhe një shtresë të poshtme të germaniumit të tipit N (portokalli). Transistorët gjermanium kishin tre kunja: emetues (E, i kuq), kolektor (C, blu) dhe bazë (G, jeshile).
Me fjalë të thjeshta
Parimi i funksionimit të një përforcuesi të tingullit të transistorit do të bëhet më i qartë nëse bëjmë një analogji me parimin e funksionimit të një rubineti uji: emetuesi është një tubacion dhe kolektori është një rubinet. Ky krahasim ndihmon në shpjegimin se si funksionon një transistor.
Le të imagjinojmë që transistori është një rubinet uji. Rryma elektrike vepron si uji. Transistori ka tre terminale: bazën, kolektorin dhe emetuesin. Baza funksionon si një dorezë rubineti, kolektori funksionon si uji që derdhet në rubinet dhe emetuesi funksionon si një vrimë nga e cila rrjedh uji. Duke e kthyer pak dorezën e rubinetit, mund të kontrolloni rrjedhën e fuqishme të ujit. Nëse e ktheni pak dorezën e rubinetit, atëherë shkalla e rrjedhës së ujit do të rritet ndjeshëm. Nëse doreza e rubinetit është plotësisht e mbyllur, uji nuk do të rrjedhë. Nëse e rrotulloni dorezën deri në fund, uji do të rrjedhë shumë më shpejt.
Parimi i funksionimit
Siç u përmend më herët, transistorët e germaniumit janë qarqe që bazohen në tre kontakte: emetues (E), kolektor (C) dhe bazë (B). Baza kontrollon rrymën nga kolektori në emetues. Rryma që rrjedh nga kolektori në emetues është proporcionale me rrymën bazë. Rryma e emetuesit, ose rryma bazë, është e barabartë me hFE. Ky konfigurim përdor një rezistencë kolektori (RI). Nëse rryma Ic kalon nëpërRI, në këtë rezistencë do të gjenerohet një tension, i cili është i barabartë me produktin e Ic x RI. Kjo do të thotë se tensioni në transistor është: E2 - (RI x Ic). Ic është afërsisht i barabartë me Ie, kështu që nëse IE=hFE x IB, atëherë Ic është gjithashtu i barabartë me hFE x IB. Prandaj, pas zëvendësimit, voltazhi nëpër transistorë (E) është E2 (RI x le x hFE).
Funksionet
Përforcuesi audio i transistorit është ndërtuar mbi funksionet e amplifikimit dhe komutimit. Duke marrë radion si shembull, sinjalet që një radio merr nga atmosfera janë jashtëzakonisht të dobëta. Radioja i përforcon këto sinjale përmes daljes së altoparlantit. Ky është funksioni "përforcues". Kështu, për shembull, transistori i germaniumit gt806 është menduar për përdorim në pajisjet e pulsit, konvertuesit dhe stabilizuesit e rrymës dhe tensionit.
Për radion analoge, thjesht përforcimi i sinjalit do t'i bëjë altoparlantët të prodhojnë zë. Megjithatë, për pajisjet dixhitale, forma e valës hyrëse duhet të ndryshohet. Për një pajisje dixhitale si një kompjuter ose MP3 player, transistori duhet të kalojë gjendjen e sinjalit në 0 ose 1. Ky është "funksioni i ndërrimit"
Mund të gjeni komponentë më kompleksë të quajtur transistorë. Ne po flasim për qarqe të integruara të bëra nga infiltrimi i lëngshëm i silikonit.
Soviet Silicon Valley
Në kohët sovjetike, në fillim të viteve '60, qyteti i Zelenograd u bë një trampolinë për organizimin e Qendrës së Mikroelektronikës në të. Inxhinieri sovjetik Shchigol F. A. zhvillon tranzistorin 2T312 dhe analogun e tij 2T319, i cili më vonë u bëkomponenti kryesor i qarqeve hibride. Ishte ky njeri që hodhi themelet për prodhimin e tranzistorëve të germaniumit në BRSS.
Në vitin 1964, uzina Angstrem, në bazë të Institutit Kërkimor të Teknologjive të Precizionit, krijoi qarkun e parë të integruar IC-Path me 20 elementë në një çip, i cili kryen detyrën e një kombinimi tranzistorë me lidhje rezistente.. Në të njëjtën kohë, u shfaq një teknologji tjetër: u lëshuan transistorët e parë të sheshtë "Plane".
Në vitin 1966, stacioni i parë eksperimental për prodhimin e qarqeve të integruara të sheshta filloi të funksionojë në Institutin Kërkimor Pulsar. Në NIIME, grupi i Dr. Valiev filloi prodhimin e rezistorëve linearë me qarqe të integruara logjike.
Në vitin 1968, Instituti i Kërkimeve Pulsar prodhoi pjesën e parë të IC-ve hibrid të tranzistorit të sheshtë me kornizë të hapur KD910, KD911, KT318 me film të hollë, të cilat janë të dizajnuara për komunikim, televizion dhe transmetim radio.
Tranzistorë linearë me IC dixhitale për përdorim masiv (lloji 155) u zhvilluan në Institutin e Kërkimeve DOE. Në vitin 1969, fizikani sovjetik Zh. I. Alferov zbuloi në botë teorinë e kontrollit të flukseve të elektroneve dhe dritës në heterostrukturat e bazuara në sistemin e arsenidit të galiumit.
E kaluara kundrejt së ardhmes
Tranzistorët e parë serialë u bazuan në germanium. Gjermani i tipit P dhe i tipit N u lidhën së bashku për të formuar një tranzistor bashkimi.
Kompania amerikane Fairchild Semiconductor shpiku procesin planar në vitet 1960. Këtu për prodhimin e tranzistorëve mesilikoni dhe fotolitografia janë përdorur për riprodhueshmëri të përmirësuar në shkallë industriale. Kjo çoi në idenë e qarqeve të integruara.
Dallimet e rëndësishme midis transistorëve të germaniumit dhe silikonit janë si më poshtë:
- Tranzistorët e silikonit janë shumë më të lirë;
- transistor silikoni ka një tension pragu prej 0.7V ndërsa germaniumi ka një tension pragu prej 0.3V;
- silikon i reziston temperaturave rreth 200°C, germanium 85°C;
- rryma e rrjedhjes së silikonit matet në nA, për germanium në mA;
- PIV Si është më i madh se Ge;
- Ge mund të zbulojë ndryshime të vogla në sinjale, prandaj ata janë transistorët më "muzikorë" për shkak të ndjeshmërisë së tyre të lartë.
Audio
Për të marrë tingull me cilësi të lartë në pajisjet audio analoge, duhet të vendosni. Çfarë të zgjidhni: qarqe moderne të integruara (IC) apo ULF në transistorë germanium?
Në ditët e para të transistorëve, shkencëtarët dhe inxhinierët debatuan mbi materialin që do të qëndronte në themel të pajisjeve. Ndër elementët e tabelës periodike, disa janë përçues, të tjerët janë izolues. Por disa elementë kanë një veti interesante që i lejon ata të quhen gjysmëpërçues. Siliconi është një gjysmëpërçues dhe përdoret pothuajse në të gjithë transistorët dhe qarqet e integruara të prodhuara sot.
Por, përpara se silikoni të përdorej si material i përshtatshëm për të bërë një transistor, ai u zëvendësua nga germaniumi. Avantazhi i silikonit ndaj germaniumit ishte kryesisht për shkak të fitimit më të lartë që mund të arrihej.
Megjithëse transistorët e germaniumit nga prodhues të ndryshëm shpesh kanë karakteristika të ndryshme nga njëri-tjetri, disa lloje konsiderohen se prodhojnë një tingull të ngrohtë, të pasur dhe dinamik. Tingujt mund të variojnë nga krokantë dhe të pabarabartë në të mbytur dhe të sheshtë me mes. Pa dyshim, një tranzitor i tillë meriton studim të mëtejshëm si një pajisje përforcuese.
Këshilla për veprim
Blerja e komponentëve të radios është një proces në të cilin mund të gjeni gjithçka që ju nevojitet për punën tuaj. Çfarë thonë ekspertët?
Sipas shumë amatorëve të radios dhe njohësve të tingullit me cilësi të lartë, seritë P605, KT602, KT908 njihen si transistorët më muzikorë.
Për stabilizuesit, është më mirë të përdorni seritë AD148, AD162 nga Siemens, Philips, Telefunken.
Duke gjykuar nga rishikimet, më i fuqishmi nga transistorët e germaniumit - GT806, ai fiton në krahasim me serinë P605, por për sa i përket frekuencës së timbrit, është më mirë t'i jepet përparësi kësaj të fundit. Vlen t'i kushtohet vëmendje llojit KT851 dhe KT850, si dhe transistorit me efekt në terren KP904.
Llojet P210 dhe ASY21 nuk rekomandohen pasi ato në fakt kanë karakteristika të dobëta zëri.
Kitara
Megjithëse markat e ndryshme të transistorëve të germaniumit kanë karakteristika të ndryshme, të gjitha ato mund të përdoren për të krijuar një tingull dinamik, më të pasur dhe më të këndshëm. Ato mund të ndihmojnë në ndryshimin e tingullit të një kitarënë një gamë të gjerë tonesh, duke përfshirë intensive, të heshtura, të ashpra, më të lëmuara ose një kombinim të tyre. Në disa pajisje, ato përdoren gjerësisht për t'i dhënë muzikës së kitarës një tingull të shkëlqyer, jashtëzakonisht të prekshëm dhe të butë.
Cili është disavantazhi kryesor i transistorëve të germaniumit? Sigurisht, sjellja e tyre e paparashikueshme. Sipas ekspertëve, do të jetë e nevojshme të kryeni një blerje madhështore të komponentëve të radios, domethënë të blini qindra transistorë në mënyrë që të gjeni atë të duhurin për ju pas testimit të përsëritur. Kjo mangësi u identifikua nga inxhinieri dhe muzikanti i studios Zachary Vex gjatë kërkimit të blloqeve të efekteve zanore të cilësisë së mirë.
Vex filloi krijimin e njësive të efekteve të kitarës Fuzz për ta bërë muzikën e kitarës të tingëllojë më qartë duke përzier njësitë origjinale Fuzz në përmasa të caktuara. Ai i përdori këta transistorë pa testuar potencialin e tyre për të marrë kombinimin më të mirë, duke u mbështetur vetëm te fati. Në fund, ai u detyrua të braktiste disa transistorë për shkak të zërit të tyre të papërshtatshëm dhe filloi të prodhonte blloqe të mira Fuzz me transistorë germanium në fabrikën e tij.
