Germanium tranzistorları mikrodalğalı silikon cihazları ilə geniş şəkildə əvəz edilməzdən əvvəl yarımkeçirici elektronikanın ilk onilliyində öz çiçəklənmə dövründən həzz aldılar. Bu yazıda biz birinci növ tranzistorların niyə hələ də musiqi sənayesində vacib element hesab edildiyini və yaxşı səs biliciləri üçün yüksək əhəmiyyət kəsb etdiyini müzakirə edəcəyik.
Elementin doğulması
Germanium 1886-cı ildə Almaniyanın Frayberq şəhərində Klemens və Vinkler tərəfindən kəşf edilmişdir. Bu elementin mövcudluğunu Mendeleyev əvvəlcədən onun atom çəkisini 71-ə və sıxlığını 5,5 q/sm3 təyin edərək proqnozlaşdırmışdı.
1885-ci ilin payızının əvvəlində Frayberq yaxınlığındakı Himmelsfürst gümüş mədənində işləyən mədənçi qeyri-adi filizlə rastlaşır. Yaxınlıqdakı Mədən Akademiyasından Albin Weisbach-a verildi və o, bunun yeni bir mineral olduğunu təsdiq etdi. O, öz növbəsində həmkarı Winklerdən hasilatı təhlil etməyi xahiş etdi. Winkler bunu kəşf etditapılan kimyəvi elementin 75%-i gümüş, 18%-i kükürddür, alim tapıntının qalan 7%-lik həcminin tərkibini müəyyən edə bilməyib.
1886-cı ilin fevralında o, bunun metala bənzər yeni element olduğunu başa düşdü. Onun xassələri sınaqdan keçirildikdə məlum oldu ki, o, silisiumdan aşağıda yerləşən dövri sistemdə çatışmayan elementdir. Onun yarandığı mineral argirodit kimi tanınır - Ag 8 GeS 6. Bir neçə onillikdən sonra bu element səs üçün germanium tranzistorlarının əsasını təşkil edəcək.
Germanium
19-cu əsrin sonunda germanium ilk dəfə alman kimyaçısı Klemens Vinkler tərəfindən təcrid olunmuş və müəyyən edilmişdir. Winklerin vətəninin adını daşıyan bu material uzun müddət aşağı keçirici metal hesab edilmişdir. Bu ifadə İkinci Dünya Müharibəsi zamanı yenidən işlənmişdir, çünki germaniumun yarımkeçirici xüsusiyyətləri məhz o zaman aşkar edilmişdir. Müharibədən sonrakı illərdə germaniumdan ibarət qurğular geniş yayılmışdır. Bu zaman germanium tranzistorlarının və oxşar cihazların istehsalına olan ehtiyacı ödəmək lazım idi. Beləliklə, ABŞ-da germanium istehsalı 1946-cı ildə bir neçə yüz kiloqramdan 1960-cı ilə qədər 45 tona qədər artdı.
Xronika
Tranzistorların tarixi 1947-ci ildə Nyu Cersidə yerləşən Bell Laboratories ilə başlayır. Prosesdə üç parlaq amerikalı fizik iştirak edirdi: Con Bardin (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) və William Shockley (1910-1989).
Şoklinin rəhbərlik etdiyi komanda yeni gücləndirici növü hazırlamağa çalışdıABŞ telefon sistemi, lakin onların ixtira etdikləri daha maraqlı oldu.
Bardeen və Brattain ilk tranzistoru 16 dekabr 1947-ci il çərşənbə axşamı qurublar. Nöqtə kontakt tranzistoru kimi tanınır. Şokli layihə üzərində çox çalışdı, buna görə də onun rədd edilməsinə əsəbiləşdiyi və qəzəbləndiyi təəccüblü deyil. Tezliklə o, təkbaşına keçid tranzistorunun nəzəriyyəsini formalaşdırdı. Bu cihaz nöqtə kontakt tranzistorundan bir çox cəhətdən üstündür.
Yeni dünyanın doğulması
Bardin akademik olmaq üçün Bell Laboratoriyasını tərk edərkən (o, İllinoys Universitetində germanium tranzistorları və super keçiriciləri öyrənməyə davam etdi), Brattain müəllimliyə keçməzdən əvvəl bir müddət işlədi. Şokli öz tranzistor istehsal edən şirkətini qurdu və unikal bir yer yaratdı - Silikon Vadisi. Bu, Kaliforniyada Palo Alto ətrafında böyük elektronika korporasiyalarının yerləşdiyi inkişaf edən ərazidir. Onun iki əməkdaşı Robert Noyce və Gordon Moore dünyanın ən böyük çip istehsalçısı olan Intel-i qurdular.
Bardin, Brattain və Şokli 1956-cı ildə kəşflərinə görə dünyanın ən yüksək elmi mükafatı olan Fizika üzrə Nobel Mükafatını alanda qısa müddətə yenidən bir araya gəldilər.
Patent qanunu
Orijinal təmas nöqtəli tranzistor dizaynı 1948-ci ilin iyununda (orijinal kəşfdən təxminən altı ay sonra) John Bardeen və W alter Brattain tərəfindən verilmiş ABŞ patentində təsvir edilmişdir. Patent 3 oktyabr 1950-ci ildə verilmişdirilin. Sadə bir PN tranzistorunun nazik üst təbəqəsi P tipli germanium (sarı) və alt təbəqəsi N tipli germanium (narıncı) idi. Germanium tranzistorlarında üç sancaq var idi: emitent (E, qırmızı), kollektor (C, mavi) və baza (G, yaşıl).
Sadə dillə
Tranzistor səs gücləndiricisinin işləmə prinsipi su kranının işləmə prinsipi ilə analogiya aparsaq daha aydın olar: emitent boru kəməridir, kollektor isə krandır. Bu müqayisə tranzistorun necə işlədiyini izah etməyə kömək edir.
Tranzistorun su kranı olduğunu təsəvvür edək. Elektrik cərəyanı su kimi fəaliyyət göstərir. Transistorun üç terminalı var: baza, kollektor və emitent. Baza kranın tutacağı kimi işləyir, kollektor krana daxil olan su kimi işləyir və emitent suyun axdığı bir çuxur kimi işləyir. Kran sapını bir az çevirməklə siz suyun güclü axınına nəzarət edə bilərsiniz. Kran sapını bir az çevirsəniz, suyun axını əhəmiyyətli dərəcədə artacaqdır. Əgər kranın tutacağı tamamilə bağlanarsa, su axmayacaq. Düyməni sonuna qədər çevirsəniz, su daha sürətli axacaq.
İş prinsipi
Əvvəlcə qeyd edildiyi kimi, germanium tranzistorları üç kontakta əsaslanan sxemlərdir: emitent (E), kollektor (C) və baza (B). Baza kollektordan emitentə cərəyanı idarə edir. Kollektordan emitentə axan cərəyan əsas cərəyana mütənasibdir. Emitent cərəyanı və ya əsas cərəyan hFE-yə bərabərdir. Bu quraşdırma kollektor rezistorundan (RI) istifadə edir. Cari Ic keçirsəRI, bu rezistorda Ic x RI məhsuluna bərabər olan bir gərginlik yaranacaq. Bu o deməkdir ki, tranzistordakı gərginlik: E2 - (RI x Ic). Ic təxminən Ie-ə bərabərdir, ona görə də IE=hFE x IB olarsa, onda Ic də hFE x IB-ə bərabərdir. Buna görə də, dəyişdirildikdən sonra tranzistorlardakı gərginlik (E) E2 (RI x le x hFE) təşkil edir.
Funksiyalar
Tranzistor səs gücləndiricisi gücləndirmə və keçid funksiyaları üzərində qurulub. Radionu nümunə götürsək, radionun atmosferdən aldığı siqnallar son dərəcə zəifdir. Radio bu siqnalları dinamik çıxışı vasitəsilə gücləndirir. Bu "yüksək" funksiyasıdır. Beləliklə, məsələn, germanium tranzistoru gt806 impuls cihazlarında, çeviricilərdə və cərəyan və gərginlik stabilizatorlarında istifadə üçün nəzərdə tutulub.
Analoq radio üçün sadəcə siqnalın gücləndirilməsi dinamikləri səs çıxaracaq. Bununla belə, rəqəmsal cihazlar üçün giriş dalğa forması dəyişdirilməlidir. Kompüter və ya MP3 pleyer kimi rəqəmsal cihaz üçün tranzistor siqnal vəziyyətini 0 və ya 1-ə keçirməlidir. Bu, "keçid funksiyasıdır"
Tranzistorlar adlanan daha mürəkkəb komponentləri tapa bilərsiniz. Söhbət maye silikon infiltrasiyasından hazırlanmış inteqral sxemlərdən gedir.
Sovet Silikon Vadisi
Sovet dövründə, 60-cı illərin əvvəllərində Zelenoqrad şəhəri orada Mikroelektronika Mərkəzinin təşkili üçün tramplin oldu. Sovet mühəndisi Shchigol F. A. 2T312 tranzistorunu və onun analoqu 2T319-u inkişaf etdirir, sonradan çevrilmişdir.hibrid sxemlərin əsas komponenti. SSRİ-də germanium tranzistorlarının istehsalının əsasını məhz bu adam qoyub.
1964-cü ildə Angstrem zavodu Tədqiqat Dəqiq Texnologiyalar İnstitutunun bazasında çipdə 20 elementdən ibarət ilk IC-Path inteqral sxemini yaratdı, bu da rezistiv birləşmələrlə tranzistorların kombinasiyası vəzifəsini yerinə yetirir.. Eyni zamanda daha bir texnologiya meydana çıxdı: ilk düz tranzistorlar "Plane" buraxıldı.
1966-cı ildə Pulsar Elmi-Tədqiqat İnstitutunda yastı inteqral sxemlərin istehsalı üzrə ilk təcrübə stansiyası fəaliyyətə başladı. NIIME-də Dr. Vəliyevin qrupu məntiqi inteqral sxemləri olan xətti rezistorlar istehsalına başladı.
1968-ci ildə Pulsar Elmi-Tədqiqat İnstitutu rabitə, televiziya və radio yayımı üçün nəzərdə tutulmuş KD910, KD911, KT318 nazik təbəqəli açıq çərçivəli düz tranzistorlu hibrid IC-lərin birinci hissəsini istehsal etdi.
Kütləvi istifadə üçün rəqəmsal IC-lərə (tip 155) malik xətti tranzistorlar DOE Tədqiqat İnstitutunda hazırlanmışdır. 1969-cu ildə sovet fiziki J. İ. Alferov qallium arsenid sisteminə əsaslanan heterostrukturlarda elektron və işıq axınının idarə edilməsi nəzəriyyəsini dünyaya kəşf etdi.
Keçmişə qarşı gələcəyə
İlk seriyalı tranzistorlar germanium əsasında yaradılmışdır. P tipli və N tipli germanium birləşdirici tranzistor yaratmaq üçün bir-birinə birləşdirildi.
Amerikanın Fairchild Semiconductor şirkəti 1960-cı illərdə planar prosesi icad etdi. Burada tranzistorların istehsalı üçünsilikon və fotolitoqrafiya sənaye miqyasında təkrar istehsal qabiliyyətini artırmaq üçün istifadə edilmişdir. Bu, inteqral sxemlər ideyasına səbəb oldu.
Germanium və silikon tranzistorlar arasında əhəmiyyətli fərqlər aşağıdakılardır:
- silikon tranzistorlar daha ucuzdur;
- silikon tranzistorun eşik gərginliyi 0,7V, germaniumun isə 0,3V eşik gərginliyi var;
- silikon təxminən 200°C, germanium 85°C temperatura davamlıdır;
- silikon sızma cərəyanı nA ilə, germanium üçün mA ilə ölçülür;
- PIV Si Ge-dən böyükdür;
- Ge siqnallarda kiçik dəyişiklikləri aşkar edə bilir, ona görə də onlar yüksək həssaslıqlarına görə ən "musiqili" tranzistorlardır.
Audio
Analoq audio avadanlığında yüksək keyfiyyətli səs əldə etmək üçün siz qərar verməlisiniz. Nə seçmək lazımdır: müasir inteqral sxemlər (IC) və ya germanium tranzistorlarında ULF?
Tranzistorların ilk dövrlərində alimlər və mühəndislər cihazların əsasını təşkil edəcək material üzərində mübahisə edirdilər. Dövri cədvəlin elementləri arasında bəziləri keçiricilər, digərləri isə izolyatorlardır. Ancaq bəzi elementlər onları yarımkeçiricilər adlandırmağa imkan verən maraqlı bir xüsusiyyətə malikdir. Silikon yarımkeçiricidir və bu gün istehsal edilən demək olar ki, bütün tranzistorlarda və inteqral sxemlərdə istifadə olunur.
Lakin silikon tranzistor hazırlamaq üçün uyğun material kimi istifadə edilməzdən əvvəl onu germanium əvəz etdi. Silikonun germaniumdan üstünlüyü əsasən əldə edilə bilən daha yüksək qazancla bağlı idi.
Müxtəlif istehsalçıların germanium tranzistorları tez-tez bir-birindən fərqli xüsusiyyətlərə malik olsalar da, bəzi növlər isti, zəngin və dinamik səs çıxarır. Səslər xırtıldayan və qeyri-bərabərdən tutmuş boğuq və düz arasında dəyişə bilər. Şübhəsiz ki, belə bir tranzistor gücləndirici cihaz kimi əlavə araşdırmaya layiqdir.
Fəaliyyət üçün məsləhət
Radio komponentlərinin alınması işiniz üçün lazım olan hər şeyi tapa biləcəyiniz bir prosesdir. Ekspertlər nə deyir?
Bir çox radio həvəskarlarının və yüksək keyfiyyətli səs bilicilərinin fikrincə, P605, KT602, KT908 seriyaları ən musiqi tranzistorları kimi tanınır.
Stabilizatorlar üçün Siemens, Philips, Telefunken-in AD148, AD162 seriyalarından istifadə etmək daha yaxşıdır.
Rəylərə əsasən, germanium tranzistorlarının ən güclüsü - GT806, P605 seriyası ilə müqayisədə qalib gəlir, lakin tembr tezliyi baxımından sonuncuya üstünlük vermək daha yaxşıdır. KT851 və KT850 tiplərinə, həmçinin sahə effektli tranzistor KP904-ə diqqət yetirməyə dəyər.
P210 və ASY21 növləri əslində zəif səs xüsusiyyətlərinə malik olduğundan tövsiyə edilmir.
Gitara
Müxtəlif markaların germanium tranzistorları fərqli xüsusiyyətlərə malik olsalar da, onların hamısı dinamik, daha zəngin və daha xoş səs yaratmaq üçün istifadə edilə bilər. Onlar gitara səsini dəyişməyə kömək edə bilərintensiv, səssiz, sərt, daha hamar və ya bunların kombinasiyası daxil olmaqla geniş tonlarda. Bəzi cihazlarda onlar gitara musiqisinə əla ifa, son dərəcə hiss olunan və yumşaq səs vermək üçün geniş şəkildə istifadə olunur.
Germanium tranzistorlarının əsas çatışmazlığı nədir? Təbii ki, onların gözlənilməz davranışı. Mütəxəssislərin fikrincə, təkrar sınaqdan sonra sizin üçün uyğun olanı tapmaq üçün radio komponentlərinin möhtəşəm alışını həyata keçirmək, yəni yüzlərlə tranzistor almaq lazımdır. Bu çatışmazlıq studiya mühəndisi və musiqiçi Zachary Vex tərəfindən vintage səs effektləri bloklarını axtararkən müəyyən edilib.
Vex müəyyən nisbətlərdə orijinal Fuzz vahidlərini qarışdıraraq gitara musiqisinin səsini daha aydın etmək üçün Fuzz gitara effektləri vahidləri yaratmağa başladı. O, yalnız şansa güvənərək, ən yaxşı kombinasiyanı əldə etmək üçün potensiallarını sınamadan bu tranzistorlardan istifadə etdi. Sonda o, bəzi tranzistorların yararsız səsinə görə imtina etmək məcburiyyətində qaldı və öz fabrikində germanium tranzistorları ilə yaxşı Fuzz blokları istehsal etməyə başladı.
