Գերմանական տրանզիստորները վայելեցին իրենց ծաղկման շրջանը կիսահաղորդչային էլեկտրոնիկայի առաջին տասնամյակում, նախքան դրանք լայնորեն փոխարինվեցին միկրոալիքային սիլիկոնային սարքերով: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք, թե ինչու են առաջին տեսակի տրանզիստորները դեռ համարվում երաժշտական արդյունաբերության կարևոր տարր և բարձր նշանակություն ունեն լավ ձայնի գիտակների համար:
տարրի ծնունդ
Germanium-ը հայտնաբերվել է Կլեմենսի և Վինկլերի կողմից գերմանական Ֆրայբերգ քաղաքում 1886 թվականին։ Այս տարրի գոյությունը կանխատեսել է Մենդելեևը՝ նախօրոք սահմանելով դրա ատոմային զանգվածը հավասար է 71-ի, իսկ խտությունը՝ 5,5 գ/սմ3։
1885-ի վաղ աշնանը Ֆրայբերգի մոտ գտնվող Himmelsfürst արծաթի հանքում աշխատող մի հանքափոր պատահեց արտասովոր հանքաքարի: Այն տրվել է Ալբին Վայսբախին մոտակա հանքարդյունաբերական ակադեմիայից, ով հաստատել է, որ դա նոր հանքանյութ է։ Նա իր հերթին խնդրել է իր գործընկեր Ուինքլերին վերլուծել արդյունահանումը։ Վինքլերը բացահայտեց դաՀայտնաբերված քիմիական տարրից 75% արծաթ է, 18% ծծումբ, գիտնականը չի կարողացել որոշել գտածոյի մնացած 7% ծավալի բաղադրությունը։
Մինչև 1886 թվականի փետրվարին նա հասկացավ, որ սա մետաղի նման նոր տարր էր: Երբ նրա հատկությունները փորձարկվեցին, պարզ դարձավ, որ դա պարբերական աղյուսակում բացակայող տարրն է, որը գտնվում է սիլիցիումի տակ։ Հանքանյութը, որից այն առաջացել է, հայտնի է որպես արգիրոդիտ՝ Ag 8 GeS 6: Մի քանի տասնամյակից այս տարրը կստեղծի գերմանիումի տրանզիստորների հիմքը ձայնի համար:
Germanium
19-րդ դարի վերջում գերմանիումը առաջին անգամ մեկուսացվել և նույնականացվել է գերմանացի քիմիկոս Կլեմենս Վինքլերի կողմից: Վինքլերի հայրենիքի անունով այս նյութը վաղուց համարվում էր ցածր հաղորդունակության մետաղ: Այս հայտարարությունը վերանայվեց Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ, քանի որ հենց այդ ժամանակ հայտնաբերվեցին գերմանիումի կիսահաղորդչային հատկությունները: Գերմանից բաղկացած սարքերը լայն տարածում գտան հետպատերազմյան տարիներին։ Այս ժամանակ անհրաժեշտ էր բավարարել գերմանիումի տրանզիստորների և նմանատիպ սարքերի արտադրության անհրաժեշտությունը։ Այսպիսով, Միացյալ Նահանգներում գերմանիումի արտադրությունը 1946 թվականին մի քանի հարյուր կիլոգրամից աճեց մինչև 45 տոննա մինչև 1960 թվականը։
Խրոնիկա
Տրանզիստորների պատմությունը սկսվում է 1947 թվականին Նյու Ջերսիում գտնվող Bell Laboratories-ից: Գործընթացին մասնակցել են երեք փայլուն ամերիկացի ֆիզիկոսներ՝ Ջոն Բարդինը (1908-1991), Ուոլթեր Բրետեյնը (1902-1987) և Ուիլյամ Շոկլին (1910-1989):
Շոկլիի գլխավորած թիմը փորձել է ստեղծել ուժեղացուցիչի նոր տեսակԱՄՆ հեռախոսային համակարգը, բայց այն, ինչ նրանք իրականում հորինել են, շատ ավելի հետաքրքիր է ստացվել։
Բարդինը և Բրեթեյնը կառուցեցին առաջին տրանզիստորը երեքշաբթի՝ 1947 թվականի դեկտեմբերի 16-ին: Այն հայտնի է որպես կետային շփման տրանզիստոր: Շոկլին շատ աշխատեց նախագծի վրա, ուստի զարմանալի չէ, որ նա շփոթված և զայրացած էր մերժումից: Շուտով նա ինքնուրույն ձևավորեց միացման տրանզիստորի տեսությունը: Այս սարքը շատ առումներով գերազանցում է կետային կոնտակտային տրանզիստորին:
Նոր աշխարհի ծնունդ
Մինչ Բարդինը թողեց Bell Labs-ը, որպեսզի դառնա ակադեմիկոս (նա շարունակեց ուսումնասիրել գերմանիումի տրանզիստորները և գերհաղորդիչներ Իլինոյսի համալսարանում), Բրետթենը որոշ ժամանակ աշխատեց, նախքան դասավանդման անցնելը: Շոկլին բացեց տրանզիստորների արտադրությամբ զբաղվող իր սեփական ընկերությունը և ստեղծեց յուրահատուկ վայր՝ Սիլիկոնային հովիտ։ Սա բարգավաճ տարածք է Կալիֆորնիայում Պալո Ալտոյի շրջակայքում, որտեղ տեղակայված են էլեկտրոնիկայի խոշոր կորպորացիաները: Նրա երկու աշխատակիցները՝ Ռոբերտ Նոյսը և Գորդոն Մուրը, հիմնել են Intel-ը՝ աշխարհի ամենամեծ չիպեր արտադրողը։
Բարդինը, Բրետեյնը և Շոկլին կարճ ժամանակով վերամիավորվեցին 1956 թվականին, երբ ստացան աշխարհի ամենաբարձր գիտական մրցանակը՝ ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակը, իրենց հայտնագործության համար։
Արտոնագրային օրենք
Կետ կոնտակտային տրանզիստորի բնօրինակ դիզայնը ուրվագծված է ԱՄՆ արտոնագրում, որը ներկայացվել է Ջոն Բարդինի և Ուոլթեր Բրետեյնի կողմից 1948 թվականի հունիսին (բնօրինակ հայտնաբերումից մոտ վեց ամիս անց): Արտոնագիր, տրված 1950 թվականի հոկտեմբերի 3-ինտարվա. Պարզ PN տրանզիստորն ուներ P-տիպի գերմանիումի բարակ վերին շերտ (դեղին) և N-տիպի գերմանիումի ստորին շերտ (նարնջագույն): Գերմանիումի տրանզիստորներն ունեին երեք կապ՝ էմիտեր (E, կարմիր), կոլեկտոր (C, կապույտ) և հիմք (G, կանաչ):
Պարզ բառերով
Տրանզիստորային ձայնային ուժեղացուցիչի աշխատանքի սկզբունքն ավելի պարզ կդառնա, եթե անալոգիա անենք ջրի ծորակի աշխատանքի սկզբունքի հետ՝ արտանետիչը խողովակաշար է, իսկ կոլեկտորը՝ ծորակ։ Այս համեմատությունն օգնում է բացատրել, թե ինչպես է աշխատում տրանզիստորը:
Պատկերացնենք, որ տրանզիստորը ջրի ծորակ է։ Էլեկտրական հոսանքը ջրի պես է գործում։ Տրանզիստորն ունի երեք տերմինալ՝ հիմք, կոլեկտոր և էմիտեր: Հիմքը աշխատում է ծորակի բռնակի պես, կոլեկտորը աշխատում է ծորակի մեջ հոսող ջրի պես, իսկ արտանետիչը՝ փոսի պես, որից ջուրը դուրս է հոսում։ Ծորակի բռնակը թեթևակի պտտելով՝ կարող եք վերահսկել ջրի հզոր հոսքը։ Եթե մի փոքր շրջեք ծորակի բռնակը, ապա ջրի հոսքի արագությունը զգալիորեն կբարձրանա: Եթե ծորակի բռնակն ամբողջությամբ փակված է, ջուրը չի հոսի: Եթե պտտեք կոճակը մինչև վերջ, ջուրը շատ ավելի արագ կհոսի։
Գործողության սկզբունք
Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, գերմանիումի տրանզիստորները սխեմաներ են, որոնք հիմնված են երեք կոնտակտների վրա՝ թողարկիչ (E), կոլեկտոր (C) և հիմք (B): Հիմքը վերահսկում է հոսանքը կոլեկտորից մինչև արտանետիչ: Հոսանքը, որը հոսում է կոլեկտորից դեպի էմիտեր, համաչափ է բազային հոսանքի: Էմիտերի հոսանքը կամ բազային հոսանքը հավասար է hFE-ի: Այս կարգավորումն օգտագործում է կոլեկտորային ռեզիստոր (RI): Եթե ընթացիկ Ic-ը հոսում է միջովRI, այս ռեզիստորի վրա կստեղծվի լարում, որը հավասար է Ic x RI-ի արտադրյալին: Սա նշանակում է, որ տրանզիստորի վրա լարումը հետևյալն է. E2 - (RI x Ic): Ic-ը մոտավորապես հավասար է Ie-ին, հետևաբար, եթե IE=hFE x IB, ապա Ic-ը նույնպես հավասար է hFE x IB-ի: Հետևաբար, փոխարինումից հետո տրանզիստորների (E) լարումը E2 է (RI x le x hFE):
Ֆունկցիաներ
Տրանզիստորային աուդիո ուժեղացուցիչը կառուցված է ուժեղացման և անջատման գործառույթների վրա: Որպես օրինակ վերցնելով ռադիոն, ազդանշանները, որոնք ռադիոն ստանում է մթնոլորտից, չափազանց թույլ են: Ռադիոն ուժեղացնում է այս ազդանշանները բարձրախոսի ելքի միջոցով: Սա «boost» ֆունկցիան է։ Այսպես, օրինակ, գերմանիումի տրանզիստորը gt806 նախատեսված է իմպուլսային սարքերում, փոխարկիչներում և հոսանքի ու լարման կայունացուցիչներում օգտագործելու համար:
Անալոգային ռադիոյի համար, պարզապես ազդանշանի ուժեղացումը կստիպի բարձրախոսներին ձայն արտադրել: Այնուամենայնիվ, թվային սարքերի համար մուտքային ալիքի ձևը պետք է փոխվի: Թվային սարքի համար, ինչպիսին է համակարգիչը կամ MP3 նվագարկիչը, տրանզիստորը պետք է ազդանշանի վիճակը փոխի 0-ի կամ 1-ի: Սա «անջատման ֆունկցիան» է
Դուք կարող եք գտնել ավելի բարդ բաղադրիչներ, որոնք կոչվում են տրանզիստորներ: Խոսքը հեղուկ սիլիցիումի ներթափանցումից պատրաստված ինտեգրալ սխեմաների մասին է։
Խորհրդային Սիլիկոնային Հովիտ
Խորհրդային տարիներին՝ 60-ականների սկզբին, Զելենոգրադ քաղաքը ցատկահարթակ դարձավ այնտեղ Միկրոէլեկտրոնիկայի կենտրոնի կազմակերպման համար։ Խորհրդային ինժեներ Շչիգոլ Ֆ. Ա.-ն մշակում է 2T312 տրանզիստորը և դրա անալոգը 2T319, որը հետագայում դարձավհիբրիդային սխեմաների հիմնական բաղադրիչը: Հենց այս մարդն էլ հիմք դրեց ԽՍՀՄ-ում գերմանիումի տրանզիստորների արտադրությանը։
1964 թվականին Angstrem գործարանը, Ճշգրիտ տեխնոլոգիաների գիտահետազոտական ինստիտուտի հիման վրա, ստեղծեց առաջին IC-Path ինտեգրված միացումը չիպի վրա 20 տարրերով, որն իրականացնում է դիմադրողական միացումներով տրանզիստորների համակցման խնդիրը:. Միևնույն ժամանակ հայտնվեց մեկ այլ տեխնոլոգիա՝ գործարկվեցին առաջին հարթ տրանզիստորները՝ «Plane»-ը։
1966 թվականին Պուլսարի գիտահետազոտական ինստիտուտում սկսեց գործել հարթ ինտեգրալ սխեմաների արտադրության առաջին փորձարարական կայանը։ NIIME-ում բժիշկ Վալիևի խումբը սկսեց արտադրել գծային ռեզիստորներ տրամաբանական ինտեգրալ սխեմաներով:
1968 թվականին Pulsar հետազոտական ինստիտուտը արտադրեց KD910, KD911, KT318 բարակ թաղանթով բաց շրջանակով հարթ տրանզիստորային հիբրիդային IC-ների առաջին մասը, որոնք նախատեսված են կապի, հեռուստատեսության, ռադիոհեռարձակման համար:
Գծային տրանզիստորներ զանգվածային թվային IC-ներով (տիպ 155) մշակվել են DOE հետազոտական ինստիտուտում: 1969 թվականին խորհրդային ֆիզիկոս Ժ. Ի. Ալֆերովը աշխարհին բացահայտեց հետերկառուցվածքներում էլեկտրոնների և լույսի հոսքերը կառավարելու տեսությունը՝ հիմնված գալիումի արսենիդային համակարգի վրա:
Անցյալն ընդդեմ ապագայի
Առաջին սերիական տրանզիստորները հիմնված էին գերմանիումի վրա: P-տիպի և N-տիպի գերմանիումը միացված են միմյանց` ձևավորելով միացման տրանզիստոր:
Ամերիկյան Fairchild Semiconductor ընկերությունը հորինել է հարթ պրոցեսը 1960-ականներին։ Այստեղ տրանզիստորների արտադրության համարՍիլիցիում և ֆոտոլիտոգրաֆիա օգտագործվել են արդյունաբերական մասշտաբի վերարտադրելիության բարելավման համար: Սա հանգեցրեց ինտեգրալ սխեմաների գաղափարին:
Գերմանիումի և սիլիցիումի տրանզիստորների միջև զգալի տարբերությունները հետևյալն են.
- սիլիկոնային տրանզիստորները շատ ավելի էժան են;
- սիլիկոնային տրանզիստորն ունի 0,7 Վ շեմային լարում, մինչդեռ գերմանիումը՝ 0,3 Վ շեմային լարում;
- սիլիկոնը դիմանում է մոտ 200°C ջերմաստիճանին, գերմանինը՝ 85°C;
- սիլիցիումի արտահոսքի հոսանքը չափվում է nA-ով, գերմանիումը՝ mA;
- PIV Si-ն Ge-ից մեծ է;
- Ge-ն կարող է հայտնաբերել ազդանշանների փոքր փոփոխությունները, հետևաբար դրանք ամենա«երաժշտական» տրանզիստորներն են իրենց բարձր զգայունության պատճառով:
Աուդիո
Անալոգային աուդիո սարքավորումների վրա բարձրորակ ձայն ստանալու համար դուք պետք է որոշեք. Ի՞նչ ընտրել՝ ժամանակակից ինտեգրալ սխեմաներ (IC) թե գերմանական տրանզիստորների ULF:
Տրանզիստորների ստեղծման առաջին օրերին գիտնականներն ու ինժեներները վիճում էին սարքերի հիմքում ընկած նյութի շուրջ: Պարբերական աղյուսակի տարրերից մի քանիսը հաղորդիչներ են, մյուսները՝ մեկուսիչներ։ Բայց որոշ տարրեր ունեն հետաքրքիր հատկություն, որը թույլ է տալիս նրանց անվանել կիսահաղորդիչներ: Սիլիկոնը կիսահաղորդիչ է և օգտագործվում է գրեթե բոլոր տրանզիստորներում և այսօր արտադրված ինտեգրալ սխեմաներում:
Սակայն նախքան սիլիցիումը որպես տրանզիստորի պատրաստման համար հարմար նյութ օգտագործելը, այն փոխարինվեց գերմանիումով։Գերմանիումի նկատմամբ սիլիցիումի առավելությունը հիմնականում պայմանավորված էր ավելի բարձր շահույթով, որը կարելի էր ձեռք բերել։
Չնայած տարբեր արտադրողների գերմանական տրանզիստորները հաճախ ունեն միմյանցից տարբեր բնութագրեր, որոշ տեսակներ համարվում են ջերմ, հարուստ և դինամիկ ձայն արտադրելու համար: Հնչյունները կարող են տատանվել՝ խրթխրթանից և անհավասարությունից մինչև խուլ և հարթ, միջակայքում: Անկասկած, նման տրանզիստորն արժանի է հետագա ուսումնասիրության՝ որպես ուժեղացնող սարք։
Խորհուրդ գործողությունների համար
Ռադիոյի բաղադրիչներ գնելը մի գործընթաց է, որտեղ դուք կարող եք գտնել այն ամենը, ինչ ձեզ անհրաժեշտ է ձեր աշխատանքի համար: Ի՞նչ են ասում փորձագետները:
Շատ ռադիոսիրողների և բարձրորակ ձայնի գիտակների կարծիքով՝ P605, KT602, KT908 սերիաները ճանաչվել են ամենաերաժշտական տրանզիստորները։
Ստաբիլիզատորների համար ավելի լավ է օգտագործել Siemens, Philips, Telefunken AD148, AD162 սերիաները:
Դատելով ակնարկներից՝ գերմանիումի տրանզիստորներից ամենահզորը՝ GT806-ը, հաղթում է P605 սերիայի համեմատ, բայց տեմբրային հաճախականության առումով ավելի լավ է նախապատվությունը տալ վերջինիս։ Արժե ուշադրություն դարձնել KT851 և KT850 տիպերին, ինչպես նաև KP904 դաշտային տրանզիստորին:
P210 և ASY21 տեսակները խորհուրդ չեն տրվում, քանի որ դրանք իրականում ունեն ձայնի վատ բնութագրեր:
Կիթառ
Չնայած տարբեր ապրանքանիշերի գերմանիումի տրանզիստորներն ունեն տարբեր բնութագրեր, դրանք բոլորը կարող են օգտագործվել դինամիկ, հարուստ և հաճելի ձայն ստեղծելու համար: Նրանք կարող են օգնել փոխել կիթառի ձայնըհնչերանգների լայն տեսականիով, ներառյալ ինտենսիվ, խլացված, կոպիտ, ավելի հարթ կամ դրանց համակցությամբ: Որոշ սարքերում դրանք լայնորեն օգտագործվում են կիթառի երաժշտությանը հիանալի նվագելու, չափազանց շոշափելի և մեղմ ձայն տալու համար:
Ո՞րն է գերմանիումի տրանզիստորների հիմնական թերությունը: Իհարկե, նրանց անկանխատեսելի պահվածքը։ Մասնագետների կարծիքով՝ անհրաժեշտ կլինի ռադիո բաղադրիչների մեծ գնումներ կատարել, այսինքն՝ հարյուրավոր տրանզիստորներ ձեռք բերել՝ կրկնակի փորձարկումներից հետո ձեզ համար ճիշտը գտնելու համար։ Այս թերությունը հայտնաբերվել է ստուդիայի ինժեներ և երաժիշտ Զաքարի Վեքսի կողմից՝ վինտաժ ձայնային էֆեկտների բլոկներ փնտրելիս։
Vex-ը սկսեց ստեղծել Fuzz կիթառի էֆեկտների միավորներ՝ կիթառի երաժշտությունն ավելի պարզ դարձնելու համար՝ խառնելով բնօրինակ Fuzz միավորները որոշակի համամասնություններով: Նա օգտագործեց այս տրանզիստորները՝ չփորձելով դրանց ներուժը՝ լավագույն համակցությունը ստանալու համար՝ հենվելով բացառապես բախտի վրա: Ի վերջո, նա ստիպված եղավ լքել որոշ տրանզիստորներ նրանց ոչ պիտանի ձայնի պատճառով և սկսեց արտադրել լավ Fuzz բլոկներ գերմանիումի տրանզիստորներով իր գործարանում:
