Almanyum transistörler, yaygın olarak mikrodalga silikon cihazlarla değiştirilmeden önce yarı iletken elektroniğin ilk on yılında altın çağını yaşadı. Bu yazıda, ilk tip transistörlerin neden müzik endüstrisinde hala önemli bir unsur olarak kabul edildiğini ve iyi ses uzmanları için neden büyük önem taşıdığını tartışacağız.
Elementin doğuşu
Germanyum, 1886'da Almanya'nın Freiberg şehrinde Clemens ve Winkler tarafından keşfedildi. Bu elementin varlığı, atom ağırlığını 71'e ve yoğunluğunu 5,5 g/cm'ye ayarlayarak Mendeleev tarafından tahmin edildi.3..
1885 sonbaharının başlarında, Freiberg yakınlarındaki Himmelsfürst gümüş madeninde çalışan bir madenci alışılmadık bir cevher buldu. Yeni bir mineral olduğunu doğrulayan yakındaki Madencilik Akademisi'nden Albin Weisbach'a verildi. O da meslektaşı Winkler'dan ekstraksiyonu analiz etmesini istedi. Winkler keşfettiBulunan kimyasal elementin %75'i gümüş, %18'i kükürttür, bilim adamı bulgunun kalan %7'lik hacminin bileşimini belirleyemedi.
Şubat 1886'da bunun metal benzeri yeni bir element olduğunu fark etti. Özellikleri test edildiğinde, silikonun altında bulunan periyodik tablodaki eksik element olduğu ortaya çıktı. Kaynaklandığı mineral argyrodite - Ag 8 GeS 6 olarak bilinir. Birkaç on yıl içinde bu element ses için germanyum transistörlerinin temelini oluşturacaktır.
Almanyum
19. yüzyılın sonunda, germanyum ilk olarak Alman kimyager Clemens Winkler tarafından izole edildi ve tanımlandı. Adını Winkler'in anavatanından alan bu malzeme, uzun süredir düşük iletkenliğe sahip bir metal olarak kabul ediliyor. Bu ifade, İkinci Dünya Savaşı sırasında revize edildi, çünkü o zaman germanyumun yarı iletken özellikleri keşfedildi. Germanyumdan oluşan cihazlar savaş sonrası yıllarda yaygınlaştı. Şu anda, germanyum transistör ve benzeri cihazların üretimi ihtiyacını karşılamak gerekiyordu. Böylece, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki germanyum üretimi 1946'da birkaç yüz kilogramdan 1960'a kadar 45 tona çıktı.
Kronik
Transistörlerin tarihi 1947'de New Jersey'de bulunan Bell Laboratuvarları ile başlar. Bu sürece üç parlak Amerikalı fizikçi katıldı: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) ve William Shockley (1910-1989).
Shockley liderliğindeki ekip, yeni bir amplifikatör türü geliştirmeye çalıştı. ABD telefon sistemi, ama aslında icat ettikleri şey çok daha ilginç çıktı.
Bardeen ve Brattain ilk transistörü 16 Aralık 1947 Salı günü yaptılar. Nokta temaslı transistör olarak bilinir. Shockley proje üzerinde çok çalıştı, bu yüzden reddedildiği için kızarması ve sinirlenmesi şaşırtıcı değil. Kısa süre sonra tek başına bağlantı transistörü teorisini oluşturdu. Bu cihaz birçok yönden nokta kontak transistörden üstündür.
Yeni bir dünyanın doğuşu
Bardeen bir akademisyen olmak için Bell Laboratuarlarından ayrılırken (Illinois Üniversitesi'nde germanyum transistörleri ve süperiletkenleri incelemeye devam etti), Brattain öğretmenliğe geçmeden önce bir süre çalıştı. Shockley kendi transistör üretim şirketini kurdu ve benzersiz bir yer olan Silikon Vadisi'ni yarattı. Bu, Kaliforniya'da, büyük elektronik şirketlerinin bulunduğu Palo Alto civarında gelişen bir alandır. Çalışanlarından ikisi, Robert Noyce ve Gordon Moore, dünyanın en büyük yonga üreticisi olan Intel'i kurdu.
Bardeen, Brattain ve Shockley 1956'da keşiflerinden dolayı dünyanın en yüksek bilimsel ödülü olan Nobel Fizik Ödülü'nü aldıklarında kısaca yeniden bir araya geldiler.
Patent yasası
Orijinal nokta temaslı transistör tasarımı, John Bardeen ve W alter Brattain tarafından Haziran 1948'de (orijinal keşiften yaklaşık altı ay sonra) dosyalanan bir ABD patentinde özetlenmiştir. 3 Ekim 1950'de yayınlanan patentYılın. Basit bir PN transistör, ince bir üst P-tipi germanyum tabakasına (sarı) ve bir alt N-tipi germanyum tabakasına (turuncu) sahipti. Germanyum transistörlerin üç pimi vardı: emitör (E, kırmızı), toplayıcı (C, mavi) ve taban (G, yeşil).
Basit terimlerle
Transistörlü bir ses yükselticinin çalışma prensibi, bir su musluğunun çalışma prensibi ile bir benzetme yaparsak daha açık hale gelecektir: emitör bir boru hattıdır ve kollektör bir musluktur. Bu karşılaştırma, bir transistörün nasıl çalıştığını açıklamaya yardımcı olur.
Transistörün bir su musluğu olduğunu düşünelim. Elektrik akımı su gibi davranır. Transistörün üç terminali vardır: taban, toplayıcı ve verici. Taban, musluk kolu gibi çalışır, kollektör musluğa akan su gibi çalışır ve emitör, suyun aktığı bir delik gibi çalışır. Musluk kolunu hafifçe çevirerek güçlü su akışını kontrol edebilirsiniz. Musluk kolunu hafifçe çevirirseniz, suyun akış hızı önemli ölçüde artacaktır. Musluk kolu tamamen kapatılırsa su akmaz. Düğmeyi sonuna kadar çevirirseniz su çok daha hızlı akacaktır.
Çalışma prensibi
Daha önce bahsedildiği gibi, germanyum transistörler üç kontağa dayanan devrelerdir: emitör (E), kollektör (C) ve taban (B). Taban, kollektörden emitere giden akımı kontrol eder. Kollektörden emitöre akan akım, baz akımla orantılıdır. Yayıcı akım veya temel akım hFE'ye eşittir. Bu kurulum bir toplayıcı direnci (RI) kullanır. Akım Ic içinden geçerseRI, bu direnç boyunca Ic x RI ürününe eşit bir voltaj üretilecektir. Bu, transistör üzerindeki voltajın: E2 - (RI x Ic) olduğu anlamına gelir. Ic yaklaşık olarak Ie'ye eşittir, yani IE=hFE x IB ise, o zaman Ic de hFE x IB'ye eşittir. Bu nedenle, değiştirmeden sonra transistörler (E) üzerindeki voltaj E2'dir (RI x le x hFE).
İşlevler
Transistör ses yükselticisi, amplifikasyon ve anahtarlama işlevleri üzerine inşa edilmiştir. Örneğin radyoyu alırsak, bir radyonun atmosferden aldığı sinyaller son derece zayıftır. Radyo, bu sinyalleri hoparlör çıkışı aracılığıyla güçlendirir. Bu "artırma" işlevidir. Bu nedenle, örneğin, germanyum transistör gt806, darbe cihazlarında, dönüştürücülerde ve akım ve voltaj dengeleyicilerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Analog radyo için, yalnızca sinyali yükseltmek, hoparlörlerin ses üretmesini sağlar. Ancak dijital cihazlar için giriş dalga biçimi değiştirilmelidir. Bilgisayar veya MP3 çalar gibi bir dijital cihaz için, transistör sinyal durumunu 0 veya 1 olarak değiştirmelidir. Bu, "anahtarlama işlevidir"
Transistör adı verilen daha karmaşık bileşenler bulabilirsiniz. Sıvı silikon sızmasından yapılan entegre devrelerden bahsediyoruz.
Sovyet Silikon Vadisi
Sovyet döneminde, 60'ların başında, Zelenograd şehri, içindeki Mikroelektronik Merkezi'nin organizasyonu için bir sıçrama tahtası oldu. Sovyet mühendis Shchigol F. A., 2T312 transistörünü ve daha sonra olan 2T319 analogunu geliştirdi.hibrit devrelerin ana bileşeni. SSCB'de germanyum transistör üretiminin temelini atan bu adamdı.
1964 yılında, Angstrem tesisi, Hassas Teknolojiler Araştırma Enstitüsü temelinde, bir çip üzerinde 20 elemanlı, dirençli bağlantılara sahip bir transistör kombinasyonu görevini yerine getiren ilk IC-Path entegre devresini yarattı.. Aynı zamanda, başka bir teknoloji ortaya çıktı: ilk düz transistörler "Plane" piyasaya sürüldü.
1966'da, düz entegre devrelerin üretimi için ilk deney istasyonu Pulsar Araştırma Enstitüsü'nde çalışmaya başladı. NIIME'de, Dr. Valiev'in grubu, mantıksal entegre devrelere sahip lineer dirençler üretmeye başladı.
1968'de Pulsar Araştırma Enstitüsü, iletişim, televizyon ve radyo yayıncılığı için tasarlanmış KD910, KD911, KT318 ince film açık çerçeve düz transistör hibrit IC'lerin ilk bölümünü üretti.
Kütle kullanımlı dijital IC'lere (tip 155) sahip doğrusal transistörler DOE Araştırma Enstitüsü'nde geliştirildi. 1969'da Sovyet fizikçisi Zh. I. Alferov, galyum arsenit sistemine dayalı heteroyapılardaki elektron ve ışık akılarını kontrol etme teorisini dünyaya keşfetti.
Geçmişe karşı gelecek
İlk seri transistörler germanyuma dayanıyordu. P-tipi ve N-tipi germanyum, bir bağlantı transistörü oluşturmak için birbirine bağlandı.
Amerikan şirketi Fairchild Semiconductor 1960'larda düzlemsel süreci icat etti. Burada transistör üretimi içingelişmiş endüstriyel ölçekte tekrar üretilebilirlik için silikon ve fotolitografi kullanılmıştır. Bu, entegre devreler fikrine yol açtı.
Almanyum ve silikon transistörler arasındaki önemli farklar aşağıdaki gibidir:
- silikon transistörler çok daha ucuzdur;
- silikon transistörün eşik voltajı 0,7V iken germanyumun eşik voltajı 0,3V;
- silikon 200°C, germanyum 85°C civarındaki sıcaklıklara dayanır;
- silikon kaçak akımı nA cinsinden, germanyum için mA cinsinden ölçülür;
- PIV Si, Ge'den daha büyük;
- Ge, sinyallerdeki küçük değişiklikleri algılayabilir, bu nedenle yüksek hassasiyetleri nedeniyle en "müzikal" transistörlerdir.
Ses
Analog ses ekipmanında yüksek kaliteli ses elde etmek için karar vermeniz gerekir. Ne seçilir: modern entegre devreler (IC'ler) veya germanyum transistörlerde ULF?
Transistörlerin ilk günlerinde bilim adamları ve mühendisler, cihazların altında yatan malzeme üzerinde tartışıyorlardı. Periyodik tablonun elemanlarından bazıları iletken, diğerleri yalıtkandır. Ancak bazı elementlerin yarı iletken olarak adlandırılmalarına izin veren ilginç bir özelliği vardır. Silikon bir yarı iletkendir ve günümüzde üretilen neredeyse tüm transistörlerde ve entegre devrelerde kullanılmaktadır.
Fakat silikon transistör yapmak için uygun bir malzeme olarak kullanılmadan önce, yerini germanyum aldı. Silisyumun germanyum üzerindeki avantajı, esas olarak elde edilebilecek daha yüksek kazançtan kaynaklanıyordu.
Farklı üreticilerin germanyum transistörleri genellikle birbirinden farklı özelliklere sahip olsa da, bazı tiplerin sıcak, zengin ve dinamik bir ses ürettiği kabul edilir. Sesler, gevrek ve düzensizden boğuk ve aralarda düze kadar değişebilir. Kuşkusuz, böyle bir transistör, bir yükseltici cihaz olarak daha fazla çalışmayı hak ediyor.
Eylem için tavsiye
Radyo bileşenlerini satın almak, işiniz için ihtiyacınız olan her şeyi bulabileceğiniz bir süreçtir. Uzmanlar ne diyor?
Birçok radyo amatörüne ve yüksek kaliteli ses uzmanına göre, P605, KT602, KT908 serileri en müzikal transistörler olarak tanınır.
Sabitleyiciler için Siemens, Philips, Telefunken'in AD148, AD162 serisini kullanmak daha iyidir.
İncelemelere bakılırsa, germanyum transistörlerin en güçlüsü - GT806, P605 serisine kıyasla kazanır, ancak tını frekansı açısından ikincisini tercih etmek daha iyidir. KT851 ve KT850 tipine ve ayrıca alan etkili transistör KP904'e dikkat etmeye değer.
P210 ve ASY21 türleri aslında zayıf ses özelliklerine sahip oldukları için önerilmez.
Gitar
Farklı germanyum transistör markaları farklı özelliklere sahip olsa da, hepsi dinamik, daha zengin ve daha keyifli bir ses oluşturmak için kullanılabilir. Gitarın sesini değiştirmeye yardımcı olabilirleryoğun, sessiz, sert, daha yumuşak veya bunların bir kombinasyonu dahil olmak üzere çok çeşitli tonlarda. Bazı cihazlarda, gitar müziğine harika bir çalım, son derece somut ve yumuşak bir ses vermek için yaygın olarak kullanılırlar.
Germanyum transistörlerin en büyük dezavantajı nedir? Tabii ki, tahmin edilemez davranışları. Uzmanlara göre, tekrarlanan testlerden sonra sizin için doğru olanı bulmak için görkemli bir radyo bileşenleri satın almak, yani yüzlerce transistör satın almak gerekecek. Bu eksiklik, stüdyo mühendisi ve müzisyen Zachary Vex tarafından eski ses efektleri bloklarını ararken tespit edildi.
Vex, orijinal Fuzz birimlerini belirli oranlarda karıştırarak gitar müziğinin sesini daha net hale getirmek için Fuzz gitar efekt birimleri oluşturmaya başladı. Bu transistörleri, en iyi kombinasyonu elde etmek için potansiyellerini test etmeden, yalnızca şansa güvenerek kullandı. Sonunda uygun olmayan seslerinden dolayı bazı transistörleri terk etmek zorunda kaldı ve fabrikasında germanyum transistörlü iyi Fuzz blokları üretmeye başladı.
