გერმანიის ტრანზისტორები სარგებლობდნენ თავიანთი აყვავებით ნახევარგამტარული ელექტრონიკის პირველ ათწლეულში, სანამ ისინი ფართოდ ჩანაცვლდებოდნენ მიკროტალღური სილიკონის მოწყობილობებით. ამ სტატიაში განვიხილავთ, თუ რატომ ითვლება პირველი ტიპის ტრანზისტორები მუსიკის ინდუსტრიაში მნიშვნელოვან ელემენტად და დიდი მნიშვნელობა აქვს კარგი ხმის მცოდნეებისთვის.
ელემენტის დაბადება
გერმანიუმი აღმოაჩინეს კლემენსმა და ვინკლერმა გერმანიის ქალაქ ფრაიბერგში 1886 წელს. ამ ელემენტის არსებობა იწინასწარმეტყველა მენდელეევმა, რომელმაც წინასწარ დაადგინა მისი ატომური წონა 71-ის ტოლი და სიმკვრივე 5,5 გ/სმ3..
1885 წლის შემოდგომის დასაწყისში, მაღაროელი, რომელიც მუშაობდა Himmelsfürst-ის ვერცხლის მაღაროში ფრაიბერგის მახლობლად, წააწყდა უჩვეულო მადანს. იგი გადაეცა ალბინ ვაისბახს ახლომდებარე სამთო აკადემიიდან, რომელმაც დაადასტურა, რომ ეს იყო ახალი მინერალი. მან, თავის მხრივ, სთხოვა თავის კოლეგა ვინკლერს, გაეანალიზებინა მოპოვება. ვინკლერმა ეს აღმოაჩინანაპოვნი ქიმიური ელემენტიდან არის 75% ვერცხლი, 18% გოგირდი, მეცნიერმა ვერ დაადგინა დარჩენილი 7% მოცულობის შემადგენლობა.
1886 წლის თებერვლისთვის მან გააცნობიერა, რომ ეს იყო ახალი ლითონის მსგავსი ელემენტი. როდესაც მისი თვისებები შემოწმდა, გაირკვა, რომ ეს იყო ის ელემენტი, რომელიც აკლია პერიოდულ სისტემას, რომელიც მდებარეობს სილიკონის ქვემოთ. მინერალი, საიდანაც იგი წარმოიშვა, ცნობილია როგორც არგიროდიტი - Ag 8 GeS 6. რამდენიმე ათწლეულში ეს ელემენტი გახდება გერმანიუმის ტრანზისტორების საფუძველი ხმის გამოსათვლელად.
გერმანიუმი
მე-19 საუკუნის ბოლოს გერმანიუმი პირველად იზოლირებული და იდენტიფიცირებული იქნა გერმანელი ქიმიკოსის კლემენს ვინკლერის მიერ. ეს მასალა, რომელიც ვინკლერის სამშობლოს სახელს ატარებს, დიდი ხანია ითვლებოდა დაბალი გამტარობის ლითონად. ეს განცხადება გადაიხედა მეორე მსოფლიო ომის დროს, რადგან სწორედ მაშინ აღმოაჩინეს გერმანიუმის ნახევარგამტარული თვისებები. გერმანიუმისგან შემდგარი მოწყობილობები ფართოდ გავრცელდა ომისშემდგომ წლებში. ამ დროს საჭირო იყო გერმანიუმის ტრანზისტორების და მსგავსი მოწყობილობების წარმოების საჭიროების დაკმაყოფილება. ამრიგად, გერმანიუმის წარმოება შეერთებულ შტატებში გაიზარდა რამდენიმე ასეული კილოგრამიდან 1946 წელს 45 ტონამდე 1960 წლისთვის.
ქრონიკა
ტრანზისტორების ისტორია იწყება 1947 წელს Bell Laboratories-ით, რომელიც მდებარეობს ნიუ ჯერსიში. პროცესში მონაწილეობდა სამი ბრწყინვალე ამერიკელი ფიზიკოსი: ჯონ ბარდინი (1908-1991), უოლტერ ბრატეინი (1902-1987) და უილიამ შოკლი (1910-1989).
გუნდი შოკლის ხელმძღვანელობით ცდილობდა შეექმნა ახალი ტიპის გამაძლიერებელი ამისთვისაშშ-ს სატელეფონო სისტემა, მაგრამ ის, რაც მათ რეალურად გამოიგონეს, ბევრად უფრო საინტერესო აღმოჩნდა.
ბარდინმა და ბრატეინმა ააშენეს პირველი ტრანზისტორი სამშაბათს, 1947 წლის 16 დეკემბერს. იგი ცნობილია როგორც წერტილოვანი კონტაქტის ტრანზისტორი. შოკლი ბევრს მუშაობდა პროექტზე, ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ ის გაბრაზებული და გაბრაზებული იყო უარის გამო. მალე მან დამოუკიდებლად ჩამოაყალიბა შეერთების ტრანზისტორის თეორია. ეს მოწყობილობა მრავალი თვალსაზრისით აღემატება წერტილოვანი კონტაქტის ტრანზისტორს.
ახალი სამყაროს დაბადება
მიუხედავად იმისა, რომ ბარდინმა დატოვა Bell Labs და გამხდარიყო აკადემიკოსი (იგი განაგრძო გერმანიუმის ტრანზისტორების და სუპერგამტარების შესწავლა ილინოისის უნივერსიტეტში), ბრატეინი მუშაობდა გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, სანამ სწავლებაზე გადაიდოდა. შოკლიმ შექმნა საკუთარი ტრანზისტორი მწარმოებელი კომპანია და შექმნა უნიკალური ადგილი - სილიკონის ველი. ეს არის აყვავებული ტერიტორია კალიფორნიაში პალო ალტოს გარშემო, სადაც განთავსებულია ელექტრონიკის ძირითადი კორპორაციები. მისმა ორმა თანამშრომელმა, რობერტ ნოისმა და გორდონ მურმა დააარსეს Intel, მსოფლიოში ყველაზე დიდი ჩიპების მწარმოებელი.
ბარდინი, ბრატეინი და შოკლი მოკლედ გაერთიანდნენ 1956 წელს, როდესაც მიიღეს მსოფლიოს უმაღლესი სამეცნიერო ჯილდო, ნობელის პრემია ფიზიკაში, აღმოჩენისთვის.
პატენტის კანონი
პირველი წერტილი-კონტაქტური ტრანზისტორი დიზაინი ასახულია აშშ-ს პატენტში, რომელიც შეტანილია ჯონ ბარდინისა და უოლტერ ბრატეინის მიერ 1948 წლის ივნისში (დაახლოებით ექვსი თვის შემდეგ თავდაპირველი აღმოჩენიდან). პატენტი გაცემულია 1950 წლის 3 ოქტომბერსწლის. უბრალო PN ტრანზისტორს ჰქონდა P-ტიპის გერმანიუმის (ყვითელი) თხელი ზედა ფენა და N- ტიპის გერმანიუმის ქვედა ფენა (ნარინჯისფერი). გერმანიუმის ტრანზისტორებს ჰქონდათ სამი პინი: ემიტერი (E, წითელი), კოლექტორი (C, ლურჯი) და ბაზა (G, მწვანე).
მარტივი სიტყვებით
ტრანზისტორი ხმის გამაძლიერებლის მუშაობის პრინციპი უფრო ნათელი გახდება, თუ ანალოგს გავავლებთ წყლის ონკანის მუშაობის პრინციპს: ემიტერი არის მილსადენი, ხოლო კოლექტორი არის ონკანი. ეს შედარება გვეხმარება იმის ახსნაში, თუ როგორ მუშაობს ტრანზისტორი.
წარმოვიდგინოთ, რომ ტრანზისტორი არის წყლის ონკანი. ელექტრული დენი მოქმედებს როგორც წყალი. ტრანზისტორს აქვს სამი ტერმინალი: ბაზა, კოლექტორი და ემიტერი. ბაზა მუშაობს როგორც ონკანის სახელური, კოლექტორი მუშაობს ისე, როგორც წყალი მიედინება ონკანში, ხოლო ემიტერი მუშაობს როგორც ხვრელი, საიდანაც წყალი გამოდის. ონკანის სახელურის ოდნავ შემობრუნებით შეგიძლიათ აკონტროლოთ წყლის ძლიერი ნაკადი. თუ ონკანის სახელურს ოდნავ გადაატრიალებთ, მაშინ წყლის ნაკადის სიჩქარე მნიშვნელოვნად გაიზრდება. თუ ონკანის სახელური მთლიანად დახურულია, წყალი არ შემოვა. თუ სახელურს ბოლომდე დაატრიალებთ, წყალი გაცილებით სწრაფად მოედინება.
ოპერაციის პრინციპი
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, გერმანიუმის ტრანზისტორები არის სქემები, რომლებიც დაფუძნებულია სამ კონტაქტზე: ემიტერი (E), კოლექტორი (C) და ბაზა (B). ბაზა აკონტროლებს დენს კოლექტორიდან ემიტერამდე. დენი, რომელიც მიედინება კოლექტორიდან ემიტერამდე, ბაზის დენის პროპორციულია. ემიტერის დენი, ანუ ბაზის დენი უდრის hFE-ს. ეს დაყენება იყენებს კოლექტორის რეზისტორს (RI). თუ დენი Ic გადისRI, ამ რეზისტორზე წარმოიქმნება ძაბვა, რომელიც უდრის Ic x RI-ს ნამრავლს. ეს ნიშნავს, რომ ტრანზისტორზე ძაბვა არის: E2 - (RI x Ic). Ic დაახლოებით უდრის Ie-ს, ასე რომ, თუ IE=hFE x IB, მაშინ Ic ასევე უდრის hFE x IB. ამიტომ, ჩანაცვლების შემდეგ, ტრანზისტორებზე (E) ძაბვა არის E2 (RI x le x hFE).
ფუნქციები
ტრანზისტორი აუდიო გამაძლიერებელი აგებულია გამაძლიერებელი და გადართვის ფუნქციებზე. მაგალითად, რადიოს ავიღოთ, სიგნალები, რომლებსაც რადიო ატმოსფეროდან იღებს, ძალიან სუსტია. რადიო აძლიერებს ამ სიგნალებს დინამიკის გამომავალი საშუალებით. ეს არის "გაძლიერების" ფუნქცია. მაგალითად, გერმანიუმის ტრანზისტორი gt806 განკუთვნილია იმპულსური მოწყობილობების, კონვერტორებისა და დენის და ძაბვის სტაბილიზატორების გამოსაყენებლად.
ანალოგური რადიოსთვის, სიგნალის უბრალოდ გაძლიერება დინამიკებს ხმას გამოუშვებს. თუმცა, ციფრული მოწყობილობებისთვის, შეყვანის ტალღის ფორმა უნდა შეიცვალოს. ციფრული მოწყობილობისთვის, როგორიცაა კომპიუტერი ან MP3 პლეერი, ტრანზისტორი უნდა შეცვალოს სიგნალის მდგომარეობა 0-ზე ან 1-ზე. ეს არის "გადართვის ფუნქცია"
შეგიძლიათ იპოვოთ უფრო რთული კომპონენტები, სახელწოდებით ტრანზისტორები. საუბარია თხევადი სილიციუმის ინფილტრაციისგან დამზადებულ ინტეგრირებულ სქემებზე.
საბჭოთა სილიკონის ველი
საბჭოთა დროს, 60-იანი წლების დასაწყისში, ქალაქი ზელენოგრადი გახდა პლაცდარმი მასში მიკროელექტრონული ცენტრის ორგანიზებისთვის. საბჭოთა ინჟინერი Shchigol F. A. ავითარებს 2T312 ტრანზისტორს და მის ანალოგს 2T319, რომელიც მოგვიანებით გახდაჰიბრიდული სქემების მთავარი კომპონენტი. სწორედ ამ ადამიანმა ჩაუყარა საფუძველი სსრკ-ში გერმანიუმის ტრანზისტორების წარმოებას.
1964 წელს ანგსტრემის ქარხანამ, ზუსტი ტექნოლოგიების კვლევითი ინსტიტუტის ბაზაზე, შექმნა პირველი IC-Path ინტეგრირებული წრე ჩიპზე 20 ელემენტით, რომელიც ასრულებს ტრანზისტორების კომბინაციის დავალებას რეზისტენტული კავშირებით.. ამავე დროს გამოჩნდა სხვა ტექნოლოგია: პირველი ბრტყელი ტრანზისტორები "თვითმფრინავი"..
1966 წელს პულსარის კვლევით ინსტიტუტში დაიწყო პირველი ექსპერიმენტული სადგური ბრტყელი ინტეგრირებული სქემების წარმოებისთვის. NIIME-ში დოქტორ ვალიევის ჯგუფმა დაიწყო წრფივი რეზისტორების წარმოება ლოგიკური ინტეგრირებული სქემებით.
1968 წელს პულსარის კვლევითმა ინსტიტუტმა გამოუშვა KD910, KD911, KT318 თხელი ფირის ღია ჩარჩოს ბრტყელი ტრანზისტორი ჰიბრიდული IC-ების პირველი ნაწილი, რომლებიც განკუთვნილია კომუნიკაციისთვის, ტელევიზიისთვის, რადიომაუწყებლებისთვის.
წრფივი ტრანზისტორები მასიური გამოყენების ციფრული IC-ებით (ტიპი 155) შემუშავდა DOE კვლევით ინსტიტუტში. 1969 წელს საბჭოთა ფიზიკოსმა ჟ.ი. ალფეროვმა მსოფლიოს აღმოაჩინა ჰეტეროსტრუქტურებში ელექტრონისა და სინათლის ნაკადების კონტროლის თეორია, რომელიც დაფუძნებულია გალიუმის არსენიდის სისტემაზე..
წარსული მომავლის წინააღმდეგ
პირველი სერიული ტრანზისტორები დაფუძნებული იყო გერმანიუმზე. P-ტიპის და N-ტიპის გერმანიუმი ერთმანეთთან იყო დაკავშირებული, რათა შექმნან შეერთების ტრანზისტორი.
ამერიკულმა კომპანია Fairchild Semiconductor-მა გამოიგონა პლანშეტური პროცესი 1960-იან წლებში. აქ ტრანზისტორების წარმოებისთვისსილიკონი და ფოტოლითოგრაფია გამოყენებული იქნა სამრეწველო მასშტაბის გამეორებადობის გაუმჯობესებისთვის. ამან გამოიწვია ინტეგრირებული სქემების იდეა.
მნიშვნელოვანი განსხვავებები გერმანიუმის და სილიკონის ტრანზისტორებს შორის არის შემდეგი:
- სილიკონის ტრანზისტორები გაცილებით იაფია;
- სილიკონის ტრანზისტორს აქვს ბარიერი ძაბვა 0.7V, ხოლო გერმანიუმს აქვს ბარიერი ძაბვა 0.3V;
- სილიკონი უძლებს ტემპერატურას დაახლოებით 200°C, გერმანიუმი 85°C;
- სილიციუმის გაჟონვის დენი იზომება nA-ში, გერმანიუმისთვის mA-ში;
- PIV Si უფრო დიდია ვიდრე Ge;
- Ge-ს შეუძლია აღმოაჩინოს სიგნალებში მცირე ცვლილებები, ამიტომ ისინი არიან ყველაზე "მუსიკალური" ტრანზისტორები მათი მაღალი მგრძნობელობის გამო.
აუდიო
ანალოგური აუდიო მოწყობილობაზე მაღალი ხარისხის ხმის მისაღებად, თქვენ უნდა გადაწყვიტოთ. რა უნდა აირჩიოს: თანამედროვე ინტეგრირებული სქემები (ICs) თუ ULF გერმანიუმის ტრანზისტორებზე?
ტრანზისტორების ადრეულ დღეებში მეცნიერები და ინჟინრები კამათობდნენ იმაზე, თუ რა მასალას ემყარებოდა მოწყობილობები. პერიოდული ცხრილის ელემენტებს შორის ზოგი გამტარია, ზოგიც იზოლატორია. მაგრამ ზოგიერთ ელემენტს აქვს საინტერესო თვისება, რაც საშუალებას აძლევს მათ ეწოდოს ნახევარგამტარები. სილიკონი არის ნახევარგამტარი და გამოიყენება თითქმის ყველა ტრანზისტორში და დღეს წარმოებულ ინტეგრირებულ წრეში.
მაგრამ სანამ სილიციუმი გამოიყენებოდა ტრანზისტორის დასამზადებლად შესაფერის მასალად, იგი შეიცვალა გერმანიუმით.სილიციუმის უპირატესობა გერმანიუმთან შედარებით ძირითადად განპირობებული იყო უფრო მაღალი მომატებით, რომლის მიღწევაც შესაძლებელი იყო.
მიუხედავად იმისა, რომ სხვადასხვა მწარმოებლის გერმანიუმის ტრანზისტორებს ხშირად აქვთ ერთმანეთისგან განსხვავებული მახასიათებლები, ზოგიერთი ტიპი ითვლება თბილ, მდიდარ და დინამიურ ხმაზე. ხმები შეიძლება მერყეობდეს ხრაშუნადან და არათანაბარიდან ჩახლეჩილამდე და შუაში ბრტყელამდე. ეჭვგარეშეა, რომ ასეთი ტრანზისტორი იმსახურებს შემდგომ შესწავლას, როგორც გამაძლიერებელი მოწყობილობა.
რჩევა მოქმედებისთვის
რადიო კომპონენტების ყიდვა არის პროცესი, რომელშიც შეგიძლიათ იპოვოთ ყველაფერი, რაც გჭირდებათ თქვენი სამუშაოსთვის. რას ამბობენ ექსპერტები?
ბევრი რადიომოყვარულის და მაღალი ხარისხის ხმის მცოდნის აზრით, P605, KT602, KT908 სერიები აღიარებულია ყველაზე მუსიკალურ ტრანზისტორებად.
სტაბილიზატორებისთვის უმჯობესია გამოიყენოთ AD148, AD162 სერიები Siemens, Philips, Telefunken.
მიმოხილვებით თუ ვიმსჯელებთ, გერმანიუმის ტრანზისტორებიდან ყველაზე მძლავრი - GT806 იგებს P605 სერიებთან შედარებით, მაგრამ ტემბრის სიხშირით ჯობია ამ უკანასკნელს მივანიჭოთ უპირატესობა. ღირს ყურადღება მიაქციოთ ტიპებს KT851 და KT850, ასევე საველე ეფექტის ტრანზისტორი KP904.
P210 და ASY21 ტიპები არ არის რეკომენდებული, რადგან მათ რეალურად აქვთ ცუდი ხმის მახასიათებლები.
გიტარა
მიუხედავად იმისა, რომ სხვადასხვა ბრენდის გერმანიუმის ტრანზისტორებს აქვთ განსხვავებული მახასიათებლები, მათი გამოყენება შესაძლებელია დინამიური, მდიდარი და სასიამოვნო ხმის შესაქმნელად. მათ შეუძლიათ დაგეხმაროთ გიტარის ხმის შეცვლაშიტონების ფართო დიაპაზონში, მათ შორის ინტენსიური, მდუმარე, უხეში, გლუვი ან მათი კომბინაცია. ზოგიერთ მოწყობილობაში ისინი ფართოდ გამოიყენება გიტარის მუსიკის შესანიშნავი დაკვრის, უკიდურესად ხელშესახები და რბილი ხმის მისაცემად.
რა არის გერმანიუმის ტრანზისტორების მთავარი მინუსი? რა თქმა უნდა, მათი არაპროგნოზირებადი ქცევა. ექსპერტების აზრით, საჭირო იქნება რადიო კომპონენტების გრანდიოზული შესყიდვის განხორციელება, ანუ ასობით ტრანზისტორის შეძენა, რათა განმეორებითი ტესტირების შემდეგ იპოვოთ თქვენთვის შესაფერისი. ეს ხარვეზი აღმოაჩინა სტუდიის ინჟინერმა და მუსიკოსმა ზაქარი ვექსმა ვინტაჟური ხმის ეფექტების ბლოკების ძიებისას.
Vex-მა დაიწყო Fuzz გიტარის ეფექტების ერთეულების შექმნა, რათა გიტარის მუსიკა უფრო მკაფიოდ ჟღერდეს, ორიგინალური Fuzz ერთეულების გარკვეული პროპორციებით შერევით. მან გამოიყენა ეს ტრანზისტორები მათი პოტენციალის გამოცდის გარეშე საუკეთესო კომბინაციის მისაღებად, მხოლოდ იღბალზე დაყრდნობით. საბოლოოდ, ის იძულებული გახდა დაეტოვებინა ზოგიერთი ტრანზისტორი მათი შეუფერებელი ხმის გამო და დაიწყო კარგი Fuzz ბლოკების წარმოება გერმანიუმის ტრანზისტორებით თავის ქარხანაში.
