Transistors za Germanium zilifurahia enzi zao katika muongo wa kwanza wa vifaa vya kielektroniki vya semiconductor kabla ya kubadilishwa kwa wingi na vifaa vya silicon vya microwave. Katika makala haya, tutajadili kwa nini aina ya kwanza ya transistors bado inachukuliwa kuwa kipengele muhimu katika sekta ya muziki na ni muhimu sana kwa waunganisho wa sauti nzuri.
Kuzaliwa kwa kipengele
Germanium iligunduliwa na Clemens na Winkler katika jiji la Ujerumani la Freiberg mnamo 1886. Kuwepo kwa kipengele hiki kulitabiriwa na Mendeleev, akiwa ameweka mapema uzito wake wa atomiki sawa na 71, na msongamano wa 5.5 g/cm3.
Mapema msimu wa vuli wa 1885, mchimba madini anayefanya kazi katika mgodi wa fedha wa Himmelsfürst karibu na Freiberg alijikwaa na madini yasiyo ya kawaida. Ilitolewa kwa Albin Weisbach kutoka Chuo cha Madini kilicho karibu, ambaye alithibitisha kuwa ilikuwa madini mapya. Yeye, kwa upande wake, alimwomba Winkler mwenzake kuchanganua uchimbaji huo. Winkler aligundua hiloya kipengele cha kemikali kilichopatikana ni 75% ya fedha, 18% sulfuri, mwanasayansi hakuweza kuamua muundo wa kiasi cha 7% kilichobaki cha kupatikana.
Kufikia Februari 1886, aligundua kuwa hiki kilikuwa kipengele kipya kama chuma. Wakati mali zake zilijaribiwa, ikawa wazi kuwa ni kipengele kilichopotea katika meza ya mara kwa mara, ambayo iko chini ya silicon. Madini ambayo yalitokana nayo yanajulikana kama argyrodite - Ag 8 GeS 6. Katika miongo michache, kipengele hiki kitakuwa msingi wa transistors za germanium kwa sauti.
Ujerumani
Mwishoni mwa karne ya 19, germanium ilitengwa kwa mara ya kwanza na kutambuliwa na mwanakemia Mjerumani Clemens Winkler. Nyenzo hii, iliyoitwa baada ya nchi ya Winkler, kwa muda mrefu imekuwa kuchukuliwa kuwa chuma cha chini cha conductivity. Taarifa hii ilirekebishwa wakati wa Vita vya Kidunia vya pili, kwani wakati huo mali ya semiconductor ya germanium iligunduliwa. Vifaa vinavyojumuisha germanium vilienea katika miaka ya baada ya vita. Kwa wakati huu, ilikuwa ni lazima kukidhi haja ya uzalishaji wa transistors ya germanium na vifaa sawa. Hivyo, uzalishaji wa germanium nchini Marekani ulikua kutoka kilo mia chache mwaka 1946 hadi tani 45 kufikia 1960.
Mambo ya Nyakati
Historia ya transistors huanza mwaka wa 1947 na Bell Laboratories, iliyoko New Jersey. Wanafizikia watatu mahiri wa Marekani walishiriki katika mchakato huo: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) na William Shockley (1910-1989).
Timu inayoongozwa na Shockley ilijaribu kutengeneza aina mpya ya vikuza sauti vyaMfumo wa simu wa Marekani, lakini walichovumbua kiligeuka kuwa cha kuvutia zaidi.
Bardeen na Brattain walitengeneza transistor ya kwanza mnamo Jumanne, Desemba 16, 1947. Inajulikana kama transistor ya mawasiliano ya uhakika. Shockley alifanya kazi kwa bidii kwenye mradi huo, kwa hivyo haishangazi kwamba alifadhaika na kukasirika kwa kukataliwa. Hivi karibuni, kwa mkono mmoja aliunda nadharia ya transistor ya makutano. Kifaa hiki ni bora kwa njia nyingi kuliko transistor ya uhakika.
Kuzaliwa kwa ulimwengu mpya
Wakati Bardeen aliondoka Bell Labs na kuwa msomi (alikwenda kusoma transistors za germanium na superconductors katika Chuo Kikuu cha Illinois), Brattain alifanya kazi kwa muda kabla ya kuendelea na ualimu. Shockley alianzisha kampuni yake ya utengenezaji wa transistor na akaunda mahali pa kipekee - Silicon Valley. Hili ni eneo linalostawi huko California karibu na Palo Alto ambapo mashirika makubwa ya kielektroniki yanapatikana. Wafanyikazi wake wawili, Robert Noyce na Gordon Moore, walianzisha kampuni ya Intel, mtengenezaji mkubwa zaidi wa kutengeneza chipsi duniani.
Bardeen, Brattain na Shockley waliungana tena kwa muda mfupi mwaka wa 1956 walipopokea tuzo ya juu zaidi ya kisayansi duniani, Tuzo ya Nobel ya Fizikia, kwa ugunduzi wao.
Sheria ya hataza
Muundo asili wa transistor wa mawasiliano umeainishwa katika hataza ya Marekani iliyowasilishwa na John Bardeen na W alter Brattain mnamo Juni 1948 (kama miezi sita baada ya ugunduzi wa awali). Patent iliyotolewa Oktoba 3, 1950ya mwaka. Transistor rahisi ya PN ilikuwa na safu nyembamba ya juu ya germanium ya aina ya P (njano) na safu ya chini ya germanium ya aina ya N (machungwa). Transistors za Germanium zilikuwa na pini tatu: emitter (E, nyekundu), mtoza (C, bluu), na besi (G, kijani).
Kwa maneno rahisi
Kanuni ya utendakazi wa kikuza sauti cha transistor itakuwa wazi zaidi tukichora mlinganisho na kanuni ya utendakazi wa bomba la maji: mtoaji ni bomba, na mtozaji ni bomba. Ulinganisho huu husaidia kueleza jinsi transistor inavyofanya kazi.
Hebu fikiria kwamba transistor ni bomba la maji. Mkondo wa umeme hufanya kama maji. Transistor ina vituo vitatu: msingi, mtoza na emitter. Msingi hufanya kazi kama mpini wa bomba, kikusanyaji hufanya kazi kama maji yanayoingia kwenye bomba, na kitoa umeme hufanya kazi kama shimo ambalo maji hutoka nje. Kwa kugeuza kidogo kushughulikia bomba, unaweza kudhibiti mtiririko wa maji wenye nguvu. Ikiwa unageuka kidogo kushughulikia bomba, basi kiwango cha mtiririko wa maji kitaongezeka kwa kiasi kikubwa. Ikiwa kushughulikia kwa bomba imefungwa kabisa, maji hayatapita. Ukigeuza kifundo kote kote, maji yatatiririka kwa kasi zaidi.
Kanuni ya uendeshaji
Kama ilivyotajwa awali, transistors za germanium ni saketi ambazo zinatokana na anwani tatu: emitter (E), mtoaji (C) na besi (B). Msingi hudhibiti sasa kutoka kwa mtoza hadi kwa emitter. Ya sasa ambayo inapita kutoka kwa mtoza hadi kwa emitter ni sawia na sasa ya msingi. Mkondo wa emitter, au mkondo wa msingi, ni sawa na hFE. Mpangilio huu hutumia kipinga cha mtoza (RI). Ikiwa Ic ya sasa inapitaRI, voltage itatolewa kwenye kontena hii, ambayo ni sawa na bidhaa ya Ic x RI. Hii ina maana kwamba voltage katika transistor ni: E2 - (RI x Ic). Ic ni takriban sawa na Ie, kwa hivyo ikiwa IE=hFE x IB, basi Ic pia ni sawa na hFE x IB. Kwa hiyo, baada ya uingizwaji, voltage kwenye transistors (E) ni E2 (RI x le x hFE).
Kazi
Kikuza sauti cha transistor kimeundwa kwa ukuzaji na kubadili vitendaji. Tukichukua redio kama mfano, mawimbi ambayo redio hupokea kutoka angani ni dhaifu sana. Redio hukuza ishara hizi kupitia pato la spika. Hii ndio kazi ya "kuongeza". Kwa hivyo, kwa mfano, transistor ya germanium gt806 inakusudiwa kutumika katika vifaa vya kunde, vibadilishaji fedha na vidhibiti vya sasa na vya volteji.
Kwa redio ya analogi, kuimarisha mawimbi kwa urahisi kutafanya spika kutoa sauti. Walakini, kwa vifaa vya dijiti, muundo wa wimbi la pembejeo lazima ubadilishwe. Kwa kifaa cha dijitali kama vile kompyuta au kicheza MP3, kibadilishaji sauti lazima kibadilishe hali ya mawimbi hadi 0 au 1. Hiki ndicho "kitendaji cha kubadili"
Unaweza kupata viambajengo changamano zaidi vinavyoitwa transistors. Tunazungumza kuhusu saketi zilizounganishwa zilizotengenezwa kwa kupenyeza kwa silikoni ya kioevu.
Soviet Silicon Valley
Katika nyakati za Usovieti, mwanzoni mwa miaka ya 60, jiji la Zelenograd likawa chachu ya shirika la Kituo cha Microelectronics ndani yake. Mhandisi wa Soviet Shchigol F. A. anatengeneza transistor 2T312 na analog yake 2T319, ambayo baadaye ikawasehemu kuu ya nyaya za mseto. Ni mtu huyu aliyeweka msingi wa utengenezaji wa transistors za germanium huko USSR.
Mnamo mwaka wa 1964, kiwanda cha Angstrem, kwa misingi ya Taasisi ya Utafiti ya Teknolojia ya Usahihi, kiliunda sakiti ya kwanza iliyounganishwa ya IC-Path yenye vipengele 20 kwenye chip, ambayo hufanya kazi ya mchanganyiko wa transistors zenye miunganisho ya kupinga.. Wakati huo huo, teknolojia nyingine ilionekana: transistors za kwanza za gorofa "Ndege" zilizinduliwa.
Mnamo 1966, kituo cha kwanza cha majaribio cha utengenezaji wa saketi zilizounganishwa bapa kilianza kufanya kazi katika Taasisi ya Utafiti ya Pulsar. Huko NIIME, kikundi cha Dk. Valiev kilianza kutengeneza vipinga vya mstari vyenye saketi zilizounganishwa kimantiki.
Mnamo mwaka wa 1968, Taasisi ya Utafiti ya Pulsar ilitoa sehemu ya kwanza ya KD910, KD911, KT318, KT318 mseto wa mseto bapa wa transistor, ambazo zimeundwa kwa mawasiliano, televisheni, utangazaji wa redio.
Transistors laini zenye matumizi makubwa ya IC za kidijitali (aina ya 155) zilitengenezwa katika Taasisi ya Utafiti ya DOE. Mnamo 1969, mwanafizikia wa Kisovieti Zh. I. Alferov aligundua kwa ulimwengu nadharia ya kudhibiti elektroni na fluxes ya mwanga katika heterostructures kulingana na mfumo wa arsenide wa gallium.
Yaliyopita dhidi ya yajayo
Transistors za kwanza mfululizo zilitokana na germanium. germanium ya aina ya P na N-aina ziliunganishwa pamoja ili kuunda kipenyo cha makutano.
Kampuni ya Marekani ya Fairchild Semiconductor ilivumbua mchakato wa kupanga katika miaka ya 1960. Hapa kwa ajili ya uzalishaji wa transistors nasilicon na upigaji picha zimetumika kwa uboreshaji wa uzalishaji wa kiwango cha viwandani. Hii ilisababisha wazo la saketi zilizounganishwa.
Tofauti kubwa kati ya germanium na transistors za silicon ni kama ifuatavyo:
- transistors za silicon ni nafuu zaidi;
- transistor ya silicon ina kizingiti cha voltage ya 0.7V wakati germanium ina voltage ya 0.3V;
- silicon hustahimili halijoto karibu 200°C, gerimani 85°C;
- silicon kuvuja kwa sasa hupimwa kwa nA, kwa germanium katika mA;
- PIV Si ni kubwa kuliko Ge;
- Ge inaweza kutambua mabadiliko madogo katika mawimbi hivyo basi ndizo transistors za "muziki" zaidi kutokana na unyeti wao wa juu.
Sauti
Ili kupata sauti ya ubora wa juu kwenye kifaa cha sauti cha analogi, unahitaji kuamua. Nini cha kuchagua: saketi za kisasa zilizounganishwa (ICs) au ULF kwenye transistors za germanium?
Katika siku za awali za transistors, wanasayansi na wahandisi walibishana kuhusu nyenzo ambazo zingetumia vifaa. Miongoni mwa vipengele vya meza ya mara kwa mara, baadhi ni conductors, wengine ni insulators. Lakini vipengele vingine vina mali ya kuvutia ambayo inaruhusu kuitwa semiconductors. Silicon ni semiconductor na inatumika katika takriban transistors zote na saketi jumuishi zinazotengenezwa leo.
Lakini kabla ya silikoni kutumika kama nyenzo inayofaa kutengeneza transistor, nafasi yake ilichukuliwa na germanium. Faida ya silicon kuliko germanium ilitokana hasa na faida kubwa ambayo inaweza kupatikana.
Ingawa transistors za germanium kutoka kwa watengenezaji tofauti mara nyingi huwa na sifa tofauti kutoka kwa kila mmoja, aina zingine huzingatiwa kutoa sauti ya joto, tajiri na inayobadilika. Sauti zinaweza kuanzia za kukatika na zisizo sawa hadi zisizosikika na tambarare na kati. Bila shaka, transistor kama hiyo inastahili kusoma zaidi kama kifaa cha kukuza.
Ushauri wa hatua
Kununua vipengele vya redio ni mchakato ambao unaweza kupata kila kitu unachohitaji kwa kazi yako. Wataalamu wanasemaje?
Kulingana na wapenda redio na wajuzi wengi wa sauti ya ubora wa juu, mfululizo wa P605, KT602, KT908 unatambuliwa kama transistors za muziki zaidi.
Kwa vidhibiti, ni bora kutumia mfululizo wa AD148, AD162 kutoka Siemens, Philips, Telefunken.
Kwa kuzingatia hakiki, transistors zenye nguvu zaidi za germanium - GT806, inashinda ikilinganishwa na safu ya P605, lakini kwa suala la frequency ya timbre, ni bora kutoa upendeleo kwa mwisho. Inafaa kuzingatia aina ya KT851 na KT850, pamoja na transistor yenye athari ya shambani KP904.
P210 na ASY21 aina hazipendekezwi kwa vile zina sifa duni za sauti.
Guitars
Ingawa chapa tofauti za transistors za germanium zina sifa tofauti, zote zinaweza kutumiwa kuunda sauti inayobadilika, bora zaidi na ya kufurahisha zaidi. Wanaweza kusaidia kubadilisha sauti ya gitaakatika anuwai ya toni, ikijumuisha kali, kimya, kali, laini, au mchanganyiko wa hizi. Katika baadhi ya vifaa, hutumika sana kuupa muziki wa gitaa uchezaji mzuri, unaoonekana sana na sauti laini.
Ni nini hasara kuu ya transistors za germanium? Bila shaka, tabia yao haitabiriki. Kulingana na wataalamu, itakuwa muhimu kufanya ununuzi mkubwa wa vipengele vya redio, yaani, kununua mamia ya transistors ili kupata moja sahihi kwako baada ya kupima mara kwa mara. Upungufu huu ulitambuliwa na mhandisi wa studio na mwanamuziki Zachary Vex alipokuwa akitafuta vizuizi vya zamani vya athari za sauti.
Vex alianza kuunda vitengo vya athari za gitaa za Fuzz ili kufanya muziki wa gita usikike zaidi kwa kuchanganya vitengo asili vya Fuzz katika viwango fulani. Alitumia transistors hizi bila kupima uwezo wao wa kupata mchanganyiko bora, kutegemea tu bahati. Mwishowe, alilazimika kuachana na baadhi ya transistors kwa sababu ya sauti zao zisizofaa na akaanza kutengeneza vitalu vyema vya Fuzz vyenye transistors za germanium katika kiwanda chake.
