Германиевые транзисторы: обзор, характеристики, отзывы. Самые музыкальные транзисторы

Содержание

обзор, характеристики, отзывы. Самые музыкальные транзисторы

Германиевые транзисторы переживали период своего расцвета в течение первого десятилетия полупроводниковой электроники, прежде чем их широко заменили кремниевые устройства сверхвысокой частоты. В данной статье обсудим, почему первый тип транзисторов до сих пор в музыкальной отрасли считается важным элементом и обладает высокой значимостью для ценителей хорошего звука.

Зарождение элемента

Германий был обнаружен Клеменсом и Винклером в немецком городе Фрайберг в 1886 году. Существование этого элемента предсказывал Менделеев, установив заранее его атомный вес, равный 71, и плотность 5,5 г/см³.

В начале осени 1885 года шахтер, работавший на серебряном руднике Химмельсфюрст близ Фрайберга, наткнулся на необычную руду. Она была передана Альбину Вейсбаху из близлежащей Горной академии, который подтвердил, что это новый минерал. Он в свою очередь попросил своего коллегу Винклера проанализировать добычу. Винклер обнаружил, что в составе найденного химического элемента находится 75 % серебра, 18 % серы, состав остального 7 %-ного объема находки ученый определить не смог.

К февралю 1886 года он понял, что это новый металлоподобный элемент. Когда были протестированы его свойства, стало ясно, что это недостающий элемент в таблице Менделеева, который располагается ниже кремния. Минерал, из которого он произошел, известен как аргиродит – Ag 8 GeS 6. Спустя несколько десятилетий этот элемент будет выступать основой германиевых транзисторов для звука.

Германий

В конце XIX века германий был впервые выделен и идентифицирован немецким химиком Клеменсом Винклером. Этот материал, названный в честь родины Винклера, долгое время считался малопроводящим металлом. Это утверждение было пересмотрено в период Второй мировой войны, так как именно тогда были обнаружены полупроводниковые свойства германия. Приборы, состоящие из германия, широко распространились в послевоенные годы. В это время нужно было удовлетворить потребность в производстве германиевых транзисторов и подобных устройств. Так, производство германия в США выросло с нескольких сотен килограммов в 1946 году до 45 тонн к 1960 году.

Хроника

История создания транзисторов начинается в 1947 году с компании Bell Laboratories, располагающейся в Нью-Джерси. В процессе участвовали трое блестящих американских физиков: Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттэйн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989).

Команда, возглавляемая Шокли, пыталась разработать новый тип усилителя для телефонной системы США, но то, что они на самом деле изобрели, оказалось гораздо интереснее.

Бардин и Браттэйн соорудили первый транзистор во вторник 16 декабря 1947 года. Он известен как транзистор с точечным контактом. Шокли много работал над проектом, поэтому неудивительно, что он был взволнован и рассержен тем, что его отклонили. В скором времени он в одиночку сформировал теорию переходного транзистора. Это устройство по многим параметрам превосходит транзистор с точечным контактом.

Зарождение нового мира

В то время как Бардин бросил Bell Labs, чтобы стать академиком (он продолжил изучение германиевых транзисторов и сверхпроводников в Иллинойском университете), Браттэйн поработал еще некоторое время, а после ушел в педагогику. Шокли основал свою собственную компанию по производству транзисторов и создал уникальное место — Силиконовую долину. Это процветающий район в Калифорнии вокруг Пало-Альто, где находятся крупные корпорации электроники. Двое из его сотрудников, Роберт Нойс и Гордон Мур, основали компанию Intel — крупнейшего в мире производителя микросхем.

Бардин, Браттэйн и Шокли ненадолго воссоединились в 1956 году: за свое открытие они получили высшую в мире научную награду — Нобелевскую премию по физике.

Патентное право

Оригинальный дизайн транзистора с точечным контактом изложен в патенте США Джона Бардина и Уолтера Браттэйна, зарегистрированном в июне 1948 года (примерно через шесть месяцев после первоначального открытия). Патент выдан 3 октября 1950 года. Простой PN-транзистор обладал тонким верхним слоем германия P-типа (желтый) и нижним слоем германия N-типа (оранжевый). Германиевые транзисторы имели три контакта: эмиттер (E, красный), коллектор (C, синий) и база (G, зеленый).

Простыми словами

Принцип работы усилителя звука на транзисторах станет понятнее, если мы проведем аналогию с принципом работы водопроводного крана: излучатель — это трубопровод, а коллектор — кран. Данное сравнение помогает объяснить, как работает транзистор.

Представим, что транзистор – это водопроводный кран. Электрический ток действует, как вода. Транзистор имеет три контакта: основание, коллектор и эмиттер. Основание работает как ручка крана, коллектор — как вода, подающаяся в кран, а излучатель — как отверстие, из которого вода вытекает. Слегка поворачивая ручку крана, можно сдерживать мощный поток воды. Если слегка повернуть ручку крана, тогда скорость потока воды значительно увеличится. Если полностью закрыть ручку крана, то вода не будет течь. Если повернуть ручку полностью, то вода будет литься намного быстрее.

Принцип действия

Как говорилось ранее, германиевые транзисторы – схемы,у которых в основе три контакта: эмиттер (E), коллектор (C) и основание (B). База контролирует ток от коллектора к эмиттеру. Ток, который течет от коллектора к эмиттеру, пропорционален току базы. Ток эмиттера, или базовый ток равняется hFE. Данная установка использует резистор коллектора (RI). Если ток Ic протекает через RI, на этом резисторе будет сформировано напряжение, которое равно произведению Ic x RI. Это означает, что напряжение на транзисторе равно: E2 — (RI x Ic). Ic приблизительно равен Ie, поэтому, если IE = hFE x IB, то Ic также равен hFE x IB. Следовательно, после проведенной замены напряжение на транзисторах (E) составляет E2 (RI x le x hFE).

Функции

Усилитель звука на транзисторах построен на функциях усиления и коммутации. Если рассматривать в качестве примера радио, то сигналы, которые радио получает из атмосферы, чрезвычайно слабы. Радио усиливает эти сигналы через выход динамика. Это функция «усиления». Так, например, германиевый транзистор гт806 предназначен для использования в импульсных устройствах, преобразователях и стабилизаторах тока и напряжения.

Для аналогового радио простое усиление сигнала заставит динамики воспроизводить звук. Однако для цифровых устройств форму входного сигнала необходимо изменить. Для цифрового устройства, такого как компьютер или MP3-плеер, транзистор должен переключать состояние сигнала в 0 или 1. Это «функция переключения»

Можно найти более сложные компоненты, называющиеся транзисторами. Речь об интегральных микросхемах, изготовленных из жидкостной кремниевой инфильтрации.

Советская «силиконовая долина»

В советское время, в начале 60-х годов, город Зеленоград стал плацдармом для организации в нем Центра микроэлектроники. Советский инженер Щиголь Ф. А. разрабатывает транзистор 2Т312 и его аналог 2Т319, который в последующем стал главным компонентом гибридных цепей. Именно этот человек заложил основу для выпуска в СССР германиевых транзисторов.

В 1964 году завод «Ангстрем» на базе Научно-исследовательского института точных технологий создал первую интегральную микросхему IC-Path с 20 элементами на кристалле, выполняющую задачу совокупности транзисторов с резистивными соединениями. В это же время появилась другая технология: были запущены первые плоские транзисторы «Плоскость».

В 1966 году в Пульсарском научно-исследовательском институте начала действовать первая экспериментальная станция по производству плоских интегральных микросхем. В NIIME группа доктора Валиева начала производство линейных резисторов с логическими интегральными схемами.

В 1968 году Исследовательский институт Пульсар произвел первую часть тонкопленочных гибридных ИС с плоскими транзисторами с открытой рамой типов KD910, KD911, KT318, которые предназначены для связи, телевидения, радиовещания.

Линейные транзисторы с цифровыми ИС массового использования (типа 155) были разработаны в Научно-исследовательском институте МЭ. В 1969 году советский физик Алферов Ж. И. открыл миру теорию по управлению электронными и световыми потоками в гетероструктурах на базе арсенид-галлиевой системы.

Прошлое против будущего

В основе первых серийных транзисторов находился германий. P-тип и N-тип германия были соединены вместе, образуя переходный транзистор.

Американская компания Fairchild Semiconductor в 1960-х годах изобрела планарный процесс. Здесь для производства транзисторов с улучшенными воспроизводимыми характеристиками в промышленном масштабе использовался кремний и фотолитография. Это привело к идее интегральных схем.

Существенные различия между германиевыми и кремниевыми транзисторами заключаются в следующем:

кремниевые транзисторы намного дешевле;
кремниевый транзистор имеет пороговое напряжение 0,7 В, в то время как германий – 0,3 В;
кремний выдерживает температуры около 200 ° C, германий – 85 ° C;
ток утечки кремния измеряется в нА, для германия – в мА;
PIV Si больше по сравнению с Ge;
Ge может обнаружить небольшие изменения в сигналах, следовательно, они являются самыми «музыкальными» транзисторами из-за высокой чувствительности.

Аудио

Для получения качественного звука на аналоговом аудиооборудовании нужно определиться. Что выбрать: современные интегральные схемы (ИС) или УНЧ на германиевых транзисторах?

В первые дни появления транзисторов ученые и инженеры спорили относительно материала, который будет лежать в основе работы устройств. Среди элементов периодической таблицы одни являются проводниками, другие – изоляторами. Но у некоторых элементов есть интересное свойство, позволяющее им называться полупроводниками. Кремний является полупроводником и используется почти во всех транзисторах и интегральных схемах, изготовленных сегодня.

Но до того, как кремний стал использоваться в качестве подходящего материала для изготовления транзистора, его заменял германий. Преимущество кремния по сравнению с германием объяснялось в основном более высоким коэффициентом усиления, который мог быть достигнут.

Хотя германиевые транзисторы разных производителей часто обладают отличными друг от друга характеристиками, считается, что некоторые типы дают теплый, насыщенный и динамичный звук. Звуки могут варьироваться от хрустящих и неровных до приглушенных и ровных с промежуточными между ними. Несомненно, подобный транзистор заслуживает дальнейшего изучения как усилительного устройства.

Советы к действию

Скупка радиодеталей – процесс, при котором можно найти все необходимое для своих работ. Что же говорят специалисты?

По мнению многих радиолюбителей и ценителей качественного звука, самыми музыкальными транзисторами признаны серии П605, КТ602, КТ908.

Для стабилизаторов лучше использовать серии AD148, AD162 марок Siemens, Philips, Telefunken.

Судя по отзывам наиболее мощный из германиевых транзисторов – ГТ806, он выигрывает по сравнению с серией П605, однако по частоте тембра предпочтение лучше отдать последним. Стоит обратить внимание на тип КТ851 и КТ850, а также полевой транзистор КП904.

Не советуют использовать типы П210 и ASY21, так как на деле они обладают плохими звуковыми характеристиками.

Гитары

Хотя германиевые транзисторы разных марок отличаются характеристиками все они могут быть использованы для создания динамичного, более насыщенного и приятного звука. Они могут помочь изменить звучание гитары в широком диапазоне тонов, включая интенсивные, приглушенные, резкие, более ровные или их комбинацию. В некоторых устройствах они широко используются для придания гитарной музыке великолепного игрового, чрезвычайно ощутимого и мягкого звучания.

Какой существенный недостаток есть у германиевых транзисторов? Конечно же, их непредсказуемое поведение. По словам экспертов, нужно будет провести грандиозную скупку радиодеталей, то есть приобрести сотни транзисторов, чтобы после многократного тестирования найти подходящую для себя. Этот недостаток был выявлен инженером студии и музыкантом Закари Вексом во время поисков старинных блоков для звуковых эффектов.

Векс начал создавать блоки эффектов для гитар Fuzz, чтобы сделать звук гитарной музыки чистым, соединив в определенном соотношении оригинальные блоки Fuzz. Он использовал эти транзисторы, не проверяя их потенциала, чтобы получить лучшую комбинацию, опираясь исключительно на удачу. В итоге он был вынужден отказаться от некоторых транзисторов из-за их неподходящего звучания и стал производить хорошие блоки Fuzz с германиевыми транзисторами на своем заводе.

дата и история изобретения, принцип работы, назначение и применение

Кто создал первый транзистор? Этот вопрос волнует очень многих. Первый патент для полевого транзисторного принципа был оформлен в Канаде австро-венгерским физиком Юлием Эдгаром Лилиенфельдом 22 октября 1925 года, но Лилиенфельд не опубликовал никаких научных статей о своих устройствах, и его работа была проигнорирована промышленностью. Таким образом первый в мире транзистор канул в историю. В 1934 году немецкий физик доктор Оскар Хайль запатентовал другой полевой транзистор. Нет прямых доказательств того, что эти устройства были построены, но позже работа в 1990-х годах показала, что один из проектов Лилиенфельда работал так, как описано, и давал существенный результат. Ныне известным и общепринятым фактом считается то, что Уильям Шокли и его помощник Джеральд Пирсон создали рабочие версии аппаратов из патентов Лилиенфельда, о чем, разумеется, никогда не упоминали ни в одной из своих более поздних научных работ или исторических статей. Первые компьютеры на транзисторах, разумеется, были построены значительно позже.

Лаборатория Белла

Лаборатория Белла работала на транзисторе, построенном для производства чрезвычайно чистых германиевых «кристальных» миксеров-диодов, используемых в радиолокационных установках в качестве элемента частотного микшера. Параллельно этому проекту существовало множество других, в их числе — транзистор на германиевых диодах. Ранние схемы на основе трубки не обладали функцией быстрого переключения, и вместо них команда Bell использовала твердотельные диоды. Первые компьютеры на транзисторах работали по похожему принципу.

Дальнейшие изыскания Шокли

После войны Шокли решил попытаться построить триодоподобное полупроводниковое устройство. Он обеспечил финансирование и лабораторное пространство, и затем стал разбираться с возникшей проблемой совместно с Бардином и Браттеном. Джон Бардин в конечном итоге разработал новую ветвь квантовой механики, известную как физика поверхности, чтобы объяснить свои первые неудачи, и этим ученым в конечном итоге удалось создать рабочее устройство.

Ключом к развитию транзистора стало дальнейшее понимание процесса подвижности электронов в полупроводнике. Было доказано, что если бы был какой-то способ контролировать поток электронов от эмиттера до коллектора этого вновь обнаруженного диода (обнаруженный 1874 г., запатентованный 1906 г.), можно было бы построить усилитель. Например, если поместить контакты по обе стороны от одного типа кристалла, ток не пройдет через него.

На самом деле делать это оказалось очень сложно. Размер кристалла должен был бы быть более усредненным, а число предполагаемых электронов (или отверстий), которые необходимо было «впрыскивать», было очень большим, что сделало бы его менее полезным, чем усилитель, потому что для этого потребовался бы большой ток впрыска. Тем не менее вся идея кристаллического диода заключалась в том, что сам кристалл мог удерживать электроны на очень небольшом расстоянии, находясь при этом практически на грани истощения. По-видимому, ключ заключался в том, чтобы контакты ввода и вывода были очень близки друг к другу на поверхности кристалла.

Труды Браттена

Браттен начал работать над созданием такого устройства, и намеки на успех все также продолжали появляться, когда команда работала над проблемой. Изобретательство — сложная работа. Иногда система работает, но затем происходит очередной сбой. Порой результаты работы Браттена начинали неожиданно работать в воде, по-видимому, из-за ее высокой проводимости. Электроны в любой части кристалла мигрируют из-за близких зарядов. Электроны в эмиттерах или «дыры» в коллекторах аккумулировались непосредственно сверху кристалла, где и получают противоположный заряд, «плавающий» в воздухе (или воде). Однако их можно было оттолкнуть с поверхности с применением небольшого количества заряда из любого другого места на кристалле. Вместо того, чтобы потребовать большой запас инжектированных электронов, очень небольшое число в нужном месте на кристалле выполнит одно и то же.

Новый опыт исследователей в какой-то степени помог решить ранее возникшую проблему небольшой контрольной области. Вместо необходимости использования двух отдельных полупроводников, соединенных общей, но крошечной областью, будет использоваться одна большая поверхность. Выходы эмиттера и коллектора были бы расположены сверху, а контрольный провод размещен на основании кристалла. Когда ток был применен к «базовому» выводу, электроны выталкивались бы через блок полупроводника и собирались на дальней поверхности. Пока излучатель и коллектор были очень близко расположены, это должно было бы обеспечивать достаточное количество электронов или дырок между ними, чтобы начать проведение.

Присоединение Брея

Ранним свидетелем этого явления был Ральф Брей, молодой аспирант. Он присоединился к разработке германиевого транзистора в Университете Пердью в ноябре 1943 года и получил сложную задачу измерения сопротивления рассеяния на контакте металл-полупроводник. Брей обнаружил множество аномалий, таких как внутренние барьеры высокого сопротивления в некоторых образцах германия. Наиболее любопытным явлением было исключительно низкое сопротивление, наблюдаемое при применении импульсов напряжения. Первые советские транзисторы разрабатывались на основе этих американских наработок.

Прорыв

16 декабря 1947 года, используя двухточечный контакт, был сделан контакт с поверхностью германия, анодированной до девяносто вольт, электролит смылся в H₂O, а затем на нем выпало несколько золотых пятен. Золотые контакты были прижаты к голым поверхностям. Разделение между точками было около 4 × 10^-3 см. Одна точка использовалась как сетка, а другая точка — как пластинка. Уклонение (DC) на сетке должно было быть положительным, чтобы получить усиление мощности напряжения на смещении пластины около пятнадцати вольт.

Изобретение первого транзистора

С историей сего чудомеханизма связано множество вопросов. Часть из них знакома читателю. К примеру: почему первые транзисторы СССР были PNP-типа? Ответ на этот вопрос кроется в продолжении всей этой истории. Браттен и Х. Р. Мур продемонстрировали нескольким коллегам и менеджерам в Bell Labs во второй половине дня 23 декабря 1947 года результат, которых они добились, потому этот день часто упоминается в качестве даты рождения транзистора. PNP-контактный германиевый транзистор работал в качестве речевого усилителя с коэффициентом усиления мощности 18. Это ответ на вопрос, почему первые транзисторы СССР были PNP-типа, ведь их закупили именно у американцев. В 1956 году Джон Бардин, Уолтер Хаузер Браттен и Уильям Брэдфорд Шокли были удостоены Нобелевской премии по физике за исследования полупроводников и открытие эффекта транзистора.

Двенадцать человек упоминаются как непосредственное участие в изобретении транзистора в лаборатории Bell.

Самые первые транзисторы в Европе

В то же время некоторые европейские ученые загорелись идеей твердотельных усилителей. В августе 1948 года немецкие физики Герберт Ф. Матаре и Генрих Велькер, работавшие в институте Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse в Ольне-су-Буа, Франция, подали заявку на патент на усилитель, основанный на меньшинстве которые они назвали «транзистором». Поскольку Bell Labs не публиковал транзистор до июня 1948 года, транзистор считался независимо разработанным. Впервые Mataré наблюдала эффекты крутизны при производстве кремниевых диодов для немецкого радиолокационного оборудования во время Второй мировой войны. Транзисторы были коммерчески изготовлены для французской телефонной компании и военных, а в 1953 году на радиостанции в Дюссельдорфе была продемонстрирована твердотельная радиоприемник с четырьмя транзисторами.

Bell Telephone Laboratories нуждалось в названии для нового изобретения: Semiconductor Triode, Tried States Triode, Crystal Triode, Solid Triode и Iotatron были рассмотрены, но «транзистор», придуманный Джоном Р. Пирсом, был явным победителем внутреннего голосования (частично благодаря близости, которую инженеры Белла разработали для суффикса «-истор»).

Первая коммерческая линия по производству транзисторов в мире была на заводе Western Electric на Union Boulevard в Аллентауне, штат Пенсильвания. Производство началось 1 октября 1951 г. с точечного контактного германиевого транзистора.

Дальнейшее применение

Вплоть до начала 1950-х этот транзистор использовался во всех видах производства, но все еще существовали значительные проблемы, препятствующие его более широкому применению такие, как чувствительность к влаге и хрупкость проводов, прикрепленных к кристаллам германия.

Шокли часто обвиняли в плагиате из-за того, что его работы были очень приближены к трудам великого, но непризнанного венгерского инженера. Но адвокаты Bell Labs быстро уладили эту проблему.

Тем не менее Шокли был возмущен нападками со стороны критиков и решил продемонстрировать, кто был настоящим мозгом всей великой эпопеи по изобретению транзистора. Всего несколько месяцев спустя он изобрел совершенно новый тип транзистора, обладающего очень своеобразной «бутербродной структурой». Эта новая форма была значительно более надежной, чем хрупкая система точечного контакта, и в итоге именно она начала использоваться во всех транзисторах 60-х годов ХХ столетия. Вскоре она развилась в аппарат биполярного перехода, ставший основой для первого биполярного транзистора.

Статический индукционный прибор, первая концепция высокочастотного транзистора, был изобретен японскими инженерами Jun-ichi Nishizawa и Y. Watanabe в 1950 году и, наконец, смог создать экспериментальные прототипы в 1975 году. Это был самый быстрый транзистор в 80-е годы ХХ столетия.

Дальнейшие разработки включали в себя приборы с расширенным соединением, поверхностно-барьерный транзистор, диффузионный, тетродный и пентодный. Диффузионный кремниевый «меза-транзистор» был разработан в 1955 году в Bell и коммерчески доступен Fairchild Semiconductor в 1958 году. Пространство было типом транзистора, разработанного в 1950-х годах как улучшение по сравнению с точечным контактным транзистором и более поздним транзистором из сплава.

В 1953 году Филко разработал первый в мире высокочастотный поверхностно-барьерный прибор, который также был первым транзистором, подходящим для высокоскоростных компьютеров. Первое в мире транзисторное автомобильное радио, изготовленное Philco в 1955 году, использовало поверхностно-барьерные транзисторы в своей схеме.

Решение проблем и доработка

С решением проблем хрупкости осталась проблема чистоты. Создание германия требуемой чистоты оказалось серьезной проблемой и ограничило количество транзисторов, которые фактически работали из данной партии материала. Чувствительность германия к температуре также ограничивала его полезность.

Ученые предположили, что кремний будет легче изготовить, но мало кто изучил эту возможность. Morris Tanenbaum в Bell Laboratories были первыми, кто разработал рабочий кремниевый транзистор 26 января 1954 г. Несколько месяцев спустя, Гордон Тил, работающий самостоятельно в Texas Instruments, разработал аналогичное устройство. Оба эти устройства были сделаны путем контроля легирования кристаллов одного кремния, когда они выращивались из расплавленного кремния. Более высокий метод был разработан Моррисом Таненбаумом и Кальвином С. Фуллером в Bell Laboratories в начале 1955 года путем газовой диффузии донорных и акцепторных примесей в монокристаллические кремниевые кристаллы.

Полевые транзисторы

Полевой транзистор был впервые запатентован Юлисом Эдгаром Лилиенфельдом в 1926 году и Оскаром Хейлом в 1934 году, но практические полупроводниковые устройства (транзисторы с полевым эффектом перехода [JFET]) были разработаны позднее, после того как эффект транзистора наблюдался и объяснялся командой Уильяма Шокли в Bell Labs в 1947 году, сразу же после истечения двадцатилетнего патентного периода.

Первым типом JFET был статический индукционный транзистор (SIT), изобретенный японскими инженерами Jun-ichi Nishizawa и Y. Watanabe в 1950 году. SIT — это тип JFET с короткой длиной канала. Полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзистор) из металла-оксида-полупроводника, который в значительной степени вытеснил JFET и оказал глубокое влияние на развитие электронной электронной техники, был изобретен Дауном Кахнгом и Мартином Аталлой в 1959 году.

Полевые транзисторы могут быть устройствами с мажоритарным зарядом, в которых ток переносится преимущественно мажоритарными носителями или устройствами с носителями меньших зарядов, в которых ток в основном обусловлен потоком неосновных носителей. Прибор состоит из активного канала, через который носители заряда, электроны или отверстия поступают из источника в канализацию. Концевые выводы источника и стока подключаются к полупроводнику через омические контакты. Проводимость канала является функцией потенциала, применяемого через клеммы затвора и источника. Этот принцип работы дал начало первым всеволновым транзисторам.

Все полевые транзисторы имеют клеммы источника, стока и затвора, которые примерно соответствуют эмиттеру, коллектору и базе BJT. Большинство полевых транзисторов имеют четвертый терминал, называемый корпусом, базой, массой или субстратом. Этот четвертый терминал служит для смещения транзистора в эксплуатацию. Редко приходится делать нетривиальное использование терминалов корпуса в схемах, но его присутствие важно при настройке физической компоновки интегральной схемы. Размер ворот, длина L на диаграмме, — это расстояние между источником и стоком. Ширина — это расширение транзистора в направлении, перпендикулярном поперечному сечению на диаграмме (т. е. в/из экрана). Обычно ширина намного больше, чем длина ворот. Длина затвора 1 мкм ограничивает верхнюю частоту примерно до 5 ГГц, от 0,2 до 30 ГГц.

обзор, характеристики, отзывы. Самые музыкальные транзисторы — ABC IMPORT

Содержание статьи:

Зарождение элемента

Вам будет интересно:Как выбирать ЖК-телевизор: описание, характеристики

Вам будет интересно:Схемы электродвигателя звезда и треугольник: виды подключения, особенности и отличия

Германий

Хроника

Вам будет интересно:Как почистить барабан стиральной машины от грязи: рецепты, средства, полезные советы

Зарождение нового мира

Это процветающий район в Калифорнии вокруг Пало-Альто, где находятся крупные корпорации электроники. Двое из его сотрудников, Роберт Нойс и Гордон Мур, основали компанию Intel — крупнейшего в мире производителя микросхем.

Патентное право

Простыми словами

Вам будет интересно:Как пользоваться тепловизором: инструкция. Устройство и принцип работы тепловизора

Данное сравнение помогает объяснить, как работает транзистор.

Принцип действия

Если ток Ic протекает через RI, на этом резисторе будет сформировано напряжение, которое равно произведению Ic x RI. Это означает, что напряжение на транзисторе равно: E2 — (RI x Ic). Ic приблизительно равен Ie, поэтому, если IE = hFE x IB, то Ic также равен hFE x IB. Следовательно, после проведенной замены напряжение на транзисторах (E) составляет E2 (RI x le x hFE).

Функции

Это «функция переключения»

Советская «силиконовая долина»

Прошлое против будущего

Это привело к идее интегральных схем.

Вам будет интересно:Ультрафиолетовые светодиоды. Особенности использования ультрафиолетовых светодиодов

Существенные различия между германиевыми и кремниевыми транзисторами заключаются в следующем:

кремниевые транзисторы намного дешевле;
кремниевый транзистор имеет пороговое напряжение 0,7 В, в то время как германий – 0,3 В;
кремний выдерживает температуры около 200 ° C, германий – 85 ° C;
ток утечки кремния измеряется в нА, для германия – в мА;
PIV Si больше по сравнению с Ge;
Ge может обнаружить небольшие изменения в сигналах, следовательно, они являются самыми «музыкальными» транзисторами из-за высокой чувствительности.

Аудио

Советы к действию

Для стабилизаторов лучше использовать серии AD148, AD162 марок Siemens, Philips, Telefunken.

Не советуют использовать типы П210 и ASY21, так как на деле они обладают плохими звуковыми характеристиками.

Гитары

Источник

История транзистора, часть 3: многократное переизобретение / Хабр

<< До этого: Из горнила войны

Более сотни лет аналоговая собака виляла цифровым хвостом. Попытки расширить возможности наших органов чувств – зрения, слуха, и даже, в каком-то смысле, осязания, вели инженеров и учёных на поиски лучших компонентов для телеграфа, телефона, радио и радаров. Лишь по счастливой случайности эти поиски обнаружили путь к созданию новых типов цифровых машин. И я решил рассказать историю этой постоянной экзаптации, во время которой инженеры электросвязи поставляли исходные материалы для первых цифровых компьютеров, а иногда даже сами проектировали и создавали эти компьютеры.

Но к 1960-м годам это плодотворное сотрудничество подошло к концу, а с ним и моя история. Изготовителям цифрового оборудования уже не нужно было заглядывать в мир телеграфа, телефона и радио в поисках новых, улучшенных переключателей, поскольку сам транзистор обеспечил неисчерпаемый источник улучшений. Год за годом они копали всё глубже и глубже, всегда находя способы экспоненциально увеличивать скорость работы и уменьшать стоимость.

Однако ничего этого бы не произошло, если бы изобретение транзистора остановилось бы на работе Бардина и Бреттейна.

Все статьи цикла:

История реле
История электронных компьютеров
История транзистора
История интернета
Эра фрагментации

Медленный старт

В популярной прессе не наблюдалось активного энтузиазма в связи с объявлением лабораторий Белла об изобретении транзистора. 1 июля 1948 года в The New York Times этому событию отвели три абзаца внизу сводки «Новостей радио». Причём эта новость появилась после других, очевидно, считавшихся более важными: например, часового радиошоу «Время вальса», которое должно было появиться на NBC. Задним умом мы, возможно, захотим посмеяться, или даже побранить неизвестных авторов – как же они не смогли распознать перевернувшее мир событие?

Но взгляд в прошлое искажает восприятие, усиливая те сигналы, значимость которых нам известно, хотя в то время они терялись в море шума. Транзистор 1948 года сильно отличался от транзисторов компьютеров, на одном из которых вы читаете эту статью (если вы не решили её распечатать). Отличались так сильно, что, несмотря на одинаковое название, и связывающую их непрерывную линию наследования, их нужно считать разными видами, если не разными родами. У них разные составы, разная структура, разный принцип функционирования, не говоря уже о гигантском различии в размерах. Только благодаря постоянным повторным изобретениям неуклюжее устройство, сооружённое Бардином и Бреттейном, смогло преобразовать мир и нашу жизнь.

На самом деле, германиевый транзистор с одной точкой контакта не заслуживал внимания большего, чем получил. У него было несколько дефектов, унаследованных от электронной лампы. Он, конечно, был гораздо меньше самых компактных ламп. Отсутствие раскалённой нити означало, что он выдаёт меньше тепла, потребляет меньше энергии, не перегорает и не требует прогрева перед использованием.

Однако накопление грязи на контактной поверхности приводило к отказам и сводило на нет потенциал к более долгому сроку службы; он давал более шумный сигнал; работал только при низких мощностях и в узком диапазоне частот; отказывал при наличии жары, холода или влажности; и его не получалось производить единообразно. Несколько транзисторов, созданных одним и тем же способом одними и теми же людьми, обладали бы вызывающе разными электрическими характеристиками. И всё это сопровождалось стоимостью в восемь раз большей, чем у стандартной лампы.

Только к 1952 году лаборатории Белла (и другие владельцы патента) решили проблемы производства достаточно для того, чтобы транзисторы с одной точкой контакта стали практичными устройствами, и даже тогда они не особенно распространились дальше рынка слуховых аппаратов, на котором чувствительность к ценам была относительно низкой, а преимущества, касающиеся времени работы от аккумулятора, превышали недостатки.

Однако тогда уже начались первые попытки превратить транзистор в нечто лучшее и более полезное. Они вообще-то начались гораздо раньше того момента, когда общественность узнала о его существовании.

Амбиции Шокли

К концу 1947 года Билл Шокли в большом возбуждении предпринял поездку в Чикаго. У него были смутные идеи по поводу того, как превзойти недавно изобретённый Бардиным и Бреттейном транзистор, но ему пока не представилось шанса разработать их.

Поэтому вместо того, чтобы наслаждаться перерывом между этапами в работе, он провёл Рождество и Новый год в отеле, заполнив порядка 20 страниц блокнота своими идеями. Среди них было предложение нового транзистора, состоящего из полупроводникового сэндвича – ломтика из германия p-типа между двумя кусочками n-типа.

Подбадриваемый наличием такого туза в рукаве, Шокли предъявил Бардину и Бреттейну претензии по их возвращению в Мюррей-Хилл, требуя всей славы за изобретение транзистора. Разве не его идея о полевом эффекте заставила Бардин и Бреттейна засесть в лаборатории? Разве не нужно из-за этого передать все права на патент ему? Однако хитрость Шокли вышла ему боком: патентные юристы лабораторий Белла выяснили, что неизвестный изобретатель, Юлий Эдгар Лилиенфельд, запатентовал полупроводниковый усилитель на полевом эффекте почти за 20 лет до этого, в 1930. Лилиенфельд, конечно, так и не воплотил свою идею, учитывая состояние материалов на то время, но риск пересечения был слишком велик – лучше было полностью избежать упоминания полевого эффекта в патенте.

Так что, хотя лаборатории Белла и выдали Шокли щедрую долю славы изобретателя, в патенте они упомянули только Бардина и Бреттейна. Однако, сделанного не воротишь: амбиции Шокли уничтожили его взаимоотношения с двумя подчинёнными. Бардин прекратил работу над транзистором, и сконцентрировался на сверхпроводимости. Он ушёл из лабораторий в 1951. Бреттейн остался там, но отказался вновь работать с Шокли, и настоял на перевод в другую группу.

Из-за неспособности работать с другими людьми Шокли так и не продвинулся в лабораториях, поэтому тоже ушёл оттуда. В 1956 он вернулся домой в Пало-Альто, чтобы основать собственную компанию по производству транзисторов, Shockley Semiconductor. Перед отъездом он расстался с женой Джин, когда она восстанавливалась от рака матки, и сошёлся с Эмми Леннинг, на которой вскоре женился. Но из двух половин его калифорнийской мечты – новая компания и новая жена – исполнилась лишь одна. В 1957 лучшие его инженеры, разгневанные его стилем управления и направлением, в котором он вёл компанию, ушли от него, чтобы основать новую фирму, Fairchild Semiconductor.

Шокли в 1956

Так что Шокли бросил пустую оболочку своей компании и устроился в департамент электротехники в Стэнфорде. Там он продолжал отталкивать от себя своих коллег (и своего старейшего друга, физика Фреда Зейтца) заинтересовавшими его теориями расового вырождения и расовой гигиены – темами, непопулярными в США со времени окончания последней войны, особенно в академических кругах. Он находил удовольствие в развязывании споров, взвинчивании СМИ и вызывании протестов. Он умер в 1989 году, отдалившись от детей и коллег, и посещаемый только вечно преданной ему второй женой, Эмми.

Хотя его жалкие попытки на поприще предпринимательства провалились, Шокли уронил зерно в плодотворную почву. Область залива Сан-Франциско произвела на свет множество небольших фирм, производящих электронику, которые сдабривало финансированием федеральное правительство во время войны. Fairchild Semiconductor, случайный отпрыск Шокли, породил десятки новых фирм, парочка которых известна и сегодня: Intel и Advanced Micro Devices (AMD). К началу 1970-х эта область заслужила насмешливое прозвище «Кремниевая долина». Но постойте-ка – ведь Бардин и Бреттейн создали германиевый транзистор. Откуда взялся кремний?

Так в 2009 году выглядело заброшенное место в Маунтин-Вью, где ранее находилась Shockley Semiconductor. Сегодня здание снесено.

К кремниевому перекрёстку

Судьба нового типа транзистора, придуманного Шокли в чикагском отеле, была гораздо счастливее, чем у его изобретателя. Всё благодаря стремлению одного человека выращивать единые чистые полупроводниковые кристаллы. Гордон Тил, физический химик из Техаса, изучавший бесполезный тогда германий для своей докторской, в 30-х годах устроился на работу в лаборатории Белла. Узнав о транзисторе, он уверился в том, что его надёжность и мощность можно значительно улучшить, создав его из чистого монокристалла, а не из использовавшихся тогда поликристаллических смесей. Шокли отверг его попытки, считая их бесполезной тратой ресурсов.

Однако Тил упорствовал и добился успеха, с помощью инженера-механика Джона Литла создав аппарат, достающий крохотный зародыш кристалла из расплавленного германия. Охлаждаясь вокруг зародыша, германий расширял его кристаллическую структуру, создавая непрерывную и почти чистую полупроводящую решётку. К весне 1949 года Тил и Литл могли создавать кристаллы по заказу, и испытания показали, что они оставляют далеко позади своих поликристаллических конкурентов. В частности, добавленные в них неосновные переносчики могли выживать внутри сотню микросекунд или даже дольше (против не более чем десяти микросекунд в других пробах кристаллов).

Теперь Тил мог позволить себе больше ресурсов, и набрал в свою команду больше людей, среди которых был ещё один физический химик, пришедший в лаборатории Белла из Техаса – Морган Спаркс. Они начали менять расплав для изготовления германия p-типа или n-типа, добавляя шарики соответствующих примесей. Ещё за год они усовершенствовали технологию до такой степени, что могли выращивать германиевый n-p-n сэндвич прямо в расплаве. И он работал именно так, как предсказывал Шокли: электрический сигнал материала p-типа модулировал электрический ток между двумя проводниками, соединёнными с окружающими его кусочками n-типа.

Морган Спаркс и Гордон Тил за верстаком в лабораториях Белла

Этот транзистор с выращенным переходом превзошёл своего предка с одним точечным контактом почти по всем статьям. В особенности, он стал более надёжным и предсказуемым, выдавал гораздо меньше шума (и, следовательно, был более чувствительным), и чрезвычайно энергоэффективным – потребляя в миллион раз меньше энергии, чем типичная электронная лампа. В июле 1951 года лаборатории Белла организовали ещё одну пресс-конференцию, чтобы объявить о новом изобретении. Ещё до того, как первый транзистор сумел выйти на рынок, он, по сути, уже стал несущественным.

И всё же это было лишь начало. В 1952 году General Electric (GE) объявила о разработке нового процесса создания транзисторов с переходом, сплавного метода. В его рамках два шарика индия (донор p-типа) сплавлялись с двух сторон тонкого ломтика из германия n-типа. Этот процесс был проще и дешевле, чем выращивание переходов в сплаве, такой транзистор давал меньше сопротивления и поддерживал большие частоты.

Выращенные и сплавные транзисторы

В следующем году Гордон Тил решил вернуться в свой родной штат, и устроился на работу в Texas Instruments (TI) в Далласе. Компания была основана под именем Geophysical Services, Inc., и сначала производила оборудование для разведывания нефтяных месторождений, TI открыла подразделение электроники во время войны, и теперь выходила на рынок транзисторов по лицензии от Western Electric (производственного подразделения лабораторий Белла).

Тил принёс с собой новые навыки, полученные в лабораториях: способность выращивать и легировать монокристаллы кремния. Самой очевидной слабостью германия была его чувствительность к температуре. Подвергаясь воздействию тепла, атомы германия в кристалле быстро сбрасывали свободные электроны, и он всё больше превращался в проводник. При температуре в 77 °C он вообще переставал работать, как транзистор. Главной целью продаж транзисторов были вооружённые силы – потенциальный потребитель с низкой ценовой чувствительностью и огромной потребностью в стабильных, надёжных и компактных электронных компонентах. Однако чувствительный к температуре германий не пригодился бы во многих случаях военного применения, особенно в аэрокосмической области.

Кремний был гораздо стабильнее, однако расплачиваться приходилось гораздо более высокой точкой плавления, сравнимой с точкой плавления стали. Это вызывало огромные трудности, учитывая, что для создания высококачественных транзисторов требовались очень чистые кристаллы. Горячий расплавленный кремний впитывал бы загрязнения из любого тигля, в котором бы находился. Тил с командой из TI сумели преодолеть эти трудности при помощи сверхчистых образцов кремния от DuPont. В мае 1954 на конференции института радиоинженеров в Дайтоне (Огайо) Тил продемонстрировал, что новые кремниевые устройства, произведённые в его лаборатории, продолжали работать, даже будучи погружёнными в горячее масло.

Успешные выскочки

Наконец, примерно через семь лет после первого изобретения транзистора, его можно было изготавливать из материала, с которым он стал синонимом.

И ещё примерно столько же времени пройдёт до появления транзисторов, грубо напоминающих ту форму, что используется в наших микропроцессорах и чипах памяти.

В 1955 году учёные из лабораторий Белла успешно научились делать кремниевые транзисторы с новой технологией легирования – вместо того, чтобы добавлять твёрдые шарики примесей в жидкий расплав, они внедряли газообразные добавки в твёрдую поверхность полупроводника (термодиффузия). Тщательно контролируя температуру, давление и длительность процедуры, они достигали точно необходимой глубины и степени легирования. Усиление контроля над производственным процессом дало усиление контроля над электрическими свойствами конечного продукта. Что ещё важно, термодиффузия дала возможность производить продукт партиями – можно было легировать большую плиту кремния, а потом нарезать её на транзисторы. Военные обеспечили финансирование лабораторий Белла, поскольку на организацию производства требовались высокие предварительные траты. Им требовался новый продукт для ультравысокочастотной линии раннего радиолокационного обнаружения («линии Дью»), цепочке арктических радарных станций, предназначенных для обнаружения советских бомбардировщиков, летящих со стороны Северного полюса, и они готовы были выложить по $100 за транзистор (это были времена, когда новый автомобиль можно было купить за $2000).

Легирование вместе с фотолитографией, управлявшей расположением примесей, открыли возможность вытравливать весь контур целиком на одной полупроводниковой подложке – до этого одновременно додумались в Fairchild Semiconductor и Texas Instruments в 1959. «Планарная технология» от Fairchild использовала химическое осаждение металлических плёнок, соединяющих электрические контакты транзистора. Она избавляла от необходимости создания проводки вручную, уменьшала стоимость производства и увеличивала надёжность.

Наконец, в 1960-м два инженера из лабораторий Белла (Джон Аталла и Дэвон Кан) реализовали оригинальную концепцию Шокли транзистора на полевом эффекте. Тонкий слой оксида на поверхности полупроводника смог эффективно подавлять поверхностные состояния, в результате чего электрическое поле от алюминиевого затвора проникало внутрь кремния. Так родился MOSFET [metal-oxide semiconductor field-effect transistor] (или МОП-структура, от металл-оксид-полупроводник), который оказалось так легко миниатюризировать, и который до сих пор используется почти во всех современных компьютерах (интересно, что Аталла был родом из Египта, а Кан из Южной Кореи, и практически только эти двое инженеров из всей нашей истории не имеют европейских корней).

Наконец, спустя тринадцать лет после изобретения первого транзистора, появилось нечто, напоминающее транзистор вашего компьютера. Его было проще производить, он использовал меньше энергии, чем плоскостной транзистор, однако он довольно медленно реагировал на сигналы. Только после распространения крупных интегральных схем с сотнями или тысячами компонентов, расположенными на едином чипе, преимущества полевых транзисторов вышли на первый план.

Иллюстрация из патента на полевой транзистор

Полевой эффект стал последним серьёзным вкладом лабораторий Белла в разработку транзистора. Крупные производители электроники, такие, как лаборатории Белла (с их Western Electric), General Electric, Sylvania и Westinghouse наработали впечатляющий объём исследований полупроводников. С 1952 по 1965 только лаборатории Белла зарегистрировали более двух сотен патентов на эту тему. И всё же коммерческий рынок быстро перешёл в руки таких новых игроков, как Texas Instruments, Transitron и Fairchild.

Ранний рынок транзисторов был слишком маленьким для того, чтобы на него обращали внимание крупные игроки: порядка $18 млн в год в середине 1950-х, по сравнению с общим объёмом рынка электроники в $2 млрд. Однако исследовательские лаборатории этих гигантов служили непреднамеренными тренировочными лагерями, где молодые учёные могли впитывать знания, касающиеся полупроводников, чтобы после переходить к продаже своих услуг менее крупным фирмам. Когда рынок ламповой электроники в середине 1960-х начал серьёзно ужиматься, для лабораторий Белла, Westinghouse и остальных было уже слишком поздно состязаться с выскочками.

Переход компьютеров на транзисторы

В 1950-х транзисторы вторглись в мир электроники в четырёх наиболее значимых областях. Первыми двумя были слуховые аппараты и портативные радиоприёмники, в которых низкое энергопотребление, и, как следствие, долгая работа от батареи, пересиливали остальные соображения. Третьей было военное применение. Армия США возлагала большие надежды на транзисторы, как на надёжные и компактные компоненты, которые можно использовать везде, от полевого радио до баллистических ракет.

Однако в первое время их траты на транзисторы больше были похожи на ставку на будущее технологии, чем на подтверждение их тогдашней ценности. И, наконец, были ещё цифровые вычисления.

В компьютерной области недостатки переключателей на электронных лампах были хорошо известны, причём некоторые скептики до войны даже считали, что электронный компьютер не удастся сделать практичным устройством. Когда тысячи ламп собирали в одном устройстве, они пожирали электроэнергию, выдавая огромное количество тепла, а в плане надёжности можно было положиться только на их регулярное выгорание. Поэтому мало потребляющий, холодный и не имеющий нити транзистор стал спасителем компьютерных производителей. Его недостатки как усилителя (к примеру, более шумный выходной сигнал) не представляли такой уж проблемы при использовании его в качестве переключателя. Единственным препятствием была стоимость, и в своё время она начнёт резко падать.

Все ранние американские эксперименты с транзисторными компьютерами происходили на пересечении желания военных изучить потенциал многообещающей новой технологии, и желания инженеров перейти на улучшенные переключатели.

В лабораториях Белла в 1954 году построили TRADIC для ВВС США, чтобы посмотреть, дадут ли транзисторы возможность установить цифровой компьютер на борту бомбардировщика, заменив им аналоговую навигацию и помощь в поиске целей. Лаборатория Линкольна из MIT разработала компьютер TX-0 в рамках обширного проекта ПВО в 1956. Машина использовала ещё один вариант транзистора, поверхностно-барьерный, хорошо подходивший для высокоскоростных вычислений. Philco построила свой компьютер SOLO по контракту с ВМФ (однако реально – по запросу АНБ), закончив его в 1958 (используя ещё один вариант поверхностно-барьерного транзистора).

В Западной Европе, не настолько обеспеченной ресурсами в ходе Холодной войны, история была совсем другой. Такие машины, как Manchester Transistor Computer, Harwell CADET (ещё одно название, вдохновлённое проектом ENIAC, и зашифрованное написанием задом наперёд), и австрийский Mailüfterl были побочными проектами, использовавшими ресурсы, которые их создатели могли наскрести – включая транзисторы с одной точкой контакта первого поколения.

Идёт множество споров по поводу титула первого компьютера, использовавшего транзисторы. Всё, конечно, упирается в выбор правильных определений таких слов, как «первый», «транзисторный» и «компьютер». В любом случае известно, где история заканчивается. Коммерциализация транзисторных компьютеров началась почти сразу. Год за годом компьютеры за одну и ту же цену становились всё более мощными, а компьютеры одной мощности становились всё дешевле, и этот процесс казался настолько неумолимым, что его возвели в ранг закона, рядом с гравитацией и сохранением энергии. Нужно ли нам спорить о том, какой камушек стал первым в обвале?

Откуда взялся закон Мура?

Приближаясь к окончанию истории переключателя, стоит задать вопрос: что привело к появлению этого обвала? Почему закон Мура существует (или существовал – поспорим об этом в другой раз)? Для самолётов или пылесосов закона Мура нет, как нет его для электронных ламп или реле.

Ответ состоит из двух частей:

Логические свойства переключателя как категории артефакта.
Возможность использовать чисто химические процессы для изготовления транзисторов.

Сначала о сути переключателя. Свойства большинства артефактов обязаны удовлетворять широкому спектру неумолимых физических ограничений. Пассажирский самолёт должен выдерживать общий вес множества людей. Пылесос должен уметь засасывать определённое количество грязи за определённое время с определённой физической площади. Самолёты и пылесосы будут бесполезными, если уменьшить их до наномасштабов.

У переключателя же – автоматического переключателя, которого никогда не касалась рука человека – физических ограничений гораздо меньше. У него должно быть два различных состояния, и он должен уметь сообщать другим таким же переключателям изменение их состояний. То есть, всё, что он должен уметь, это включаться и выключаться. Что же такого особенного в транзисторах? Почему другие виды цифровых переключателей не испытали таких экспоненциальных улучшений?

Тут мы подходим ко второму факту. Транзисторы можно изготавливать при помощи химических процессов без механического вмешательства. С самого начала ключевым элементом производства транзисторов было применение химических примесей. Затем появился планарный процесс, устранивший последний механический шаг из производства – присоединение проводов. В результате он избавился от последнего физического ограничения на миниатюризацию. Транзисторам уже не нужно было быть достаточно крупными для пальцев человека – или для любого механического устройства. Всё делала простая химия, на невообразимо маленьком масштабе: кислота для травления, свет для управления тем, какие части поверхности будут противостоять травлению, и пары для внедрения примесей и металлических плёнок на вытравленные дорожки.

А зачем вообще нужна миниатюризация? Уменьшение размера давало целую плеяду приятных побочных эффектов: увеличение скорости переключения, уменьшение потребления энергии и стоимости отдельных экземпляров. Эти мощные стимулы побудили всех заниматься поиском способов дальнейшего уменьшения переключателей. И полупроводниковая индустрия за время жизни одного человека перешла от изготовления переключателей размером с ноготь до упаковки десятков миллионов переключателей на квадратный миллиметр. От запроса восьми долларов за один переключатель до предложения двадцати миллионов переключателей за доллар.

Чип памяти Intel 1103 от 1971 года. Отдельные транзисторы, размером всего в десятки микрометров, уже неразличимы глазом. А с тех пор они уменьшились ещё в тысячу раз.

Что ещё почитать:

Ernest Bruan and Stuart MacDonald, Revolution in Miniature (1978)
Michael Riordan and Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
Joel Shurkin, Broken Genius (1997)

Далее: Опорная сеть >>

«Негитарный» усилитель на германиевых транзисторах или злоключения древней платы

Вместо эпиграфа:
— И кто-ж такую фигню нагородил? Руки б этому изобретателю оторвать по самые…
— Дык, твоя-ж работа-то! Или не узнал?
— Ёлы-палы, блин!
Один из вариантов старой шутки

Наверное, многие датагорцы, если не все, смотрели в детстве мультик «Ну, погоди». В том числе и девятый выпуск, где волк пытался сыграть на электрогитаре.

Что будет дальше, помнят все

Естественно посмеялись, и поняли, что в электросеть 220 Вольт напрямую, электрогитару включать точно не стоит.
Кто сам осваивал электруху, возможно вспомнит, что тогда не только волк из мультика задавался вопросом: «А во что ж её включать-то, чтобы звучала?» В смысле, громко.

Ну, если дело происходило в школьном или клубном ВИА (рок-группе или ещё какой самодеятельности), было конечно попроще. Какой-никакой аппарат там был. А если дома?

Я когда-то мало отличался от многих других. «Втыкал» гитару в магнитофон, радиолу «Урал-112» (жаль, гитара была не «Урал»), усилитель от какой-то другой ламповой радиолы, вставленный в самопальный корпус, в усилки, спаянные по схемам из журналов. Искал детали, мучился с доводкой схем до ума.

Сейчас-то задача несколько упростилась, и при наличии в кармане нужной суммы дензнаков можно в любом областном центре найти в музыкальном магазине требуемый девайс. От недорогого, «неизвестного китайского происхождения», до фирмЫ с ценой от самолёта. Ну или гибрид, то есть производство (иногда и качество) — Китай, а внешний вид и навороты как у фирмЫ. Цена тоже.

Да и с самостоятельным изготовлением вроде попроще стало. Схему в инете можно найти любого качества и сложности. С радиодеталями особых проблем нет, по крайней мере в магазинах тех самых областных центров (при наличии дензнаков, естественно). А что-то из прежнего дефицита иногда бесплатно валяется под ногами.

Вот решил я рассказать об усилителе, которым пользуюсь сейчас в домашних условиях. Об усилителе, сделанном практически из подножного материала. Причём такого, который уже в конце XX века считался безнадёжно устаревшим, я уже не говорю о начале XXI, когда всё и делалось. К тому же совсем не для гитарных целей.

Возможно, кого-то более опытного в разработке и постройке усилителей эта статья и посмешит. Кто-то посчитает её «инструкцией о том, как делать не нужно». Но лучше начну по порядку. То есть издалека.

Содержание / Contents

Как-то довелось мне поработать монтёром линий связи в родной глухомани.
Однажды делали уборку в одном из складов, точнее сарае, где веками накапливался никому не нужный хлам. Обломки от коммутаторов, старых АТС, трансляционных приёмников и прочие «предметы невыясненного назначения».
Среди этих обломков наткнулся на «живописные развалины» какого-то магнитофона с более-менее сохранившейся платой усилителя мощности:

Прихватил с собой на всякий случай, иначе всё равно бы выбросили. Блок, оказался вполне рабочим. Cрисовал по плате схему. Получилось что-то такое:

Правда в ходе установки рабочей точки, подстроечный резистор R1 (тот, что был на плате, при замере показал 20 Ом) рассыпался. И до недавних времён периодически заменялся то на перемычку, то на другие не менее жидкие подстроечники, то на постоянный резистор. Сейчас поставил подстроечник, выпаянный из обломков какого-то ксерокса. Пока держится.

Как выяснилось впоследствии — весьма популярная у советских производителей магнитофонов схема. Долгое время с незначительными изменениями применялась в различных бобинниках, и даже в первых кассетниках.
Вот пример схемы, найденный в журнале «Радио». То же самое, только с эмиттерным повторителем на входе. И другие транзисторы на «конце». И подключалось всё это к ламповому универсальному усилителю.

Так как ещё один усилитель в тот момент мне лично был не нужен, решил использовать его на переговорном пункте междугородней телефонной связи. Сделать громкую связь, чтобы операторы не рвали попусту связки, пытаясь через окошко перекричать шум в зале и крики пытающихся докричаться до того конца провода. А спокойно приглашали абонента в кабинку, пользуясь микрофоном. Кому довелось пользоваться такими переговорными пунктами, поймёт.

Наскоро изготовил блок питания и микрофонный усилитель из нашедшихся дома запчастей. Запихал всё это в ненужный корпус от блока АВУ, найденный на том же складе. Корпус плоский, много места не занимает, да и на стену можно повесить. Подключил ко всему этому найденный в запасах микрофон «М-ТГУ», который лежал без дела из-за неважной частотной характеристики. Зато этот микрофон имеет встроенную кнопку, в не нажатом положении замыкающую вход на землю.

Микрофон «М-ТГУ»

В зал повесили абонентский громкоговоритель (радиоточку) без согласующего трансформатора и регулятора громкости. В качестве разъёма для подключения громкоговорителя к усилку были использованы винтовые зажимы, знакомые многим по школьным лабораторным работам по физике. Разъёмы найдены на том же складе, что они там делали до сих пор не пойму.

Устройство хоть и слегка шумело и в меру фонило, с поставленной задачей справилось. А потом в одном из посёлков района ~~в ходе ликвидации наследия коммунизма~~ демонтировали трансляционную радиосеть. И на место моего изделия был установлен вывезенный оттуда трансляционный усилитель. Конечно, попахивает стрельбой из пушки по воробьям, но с начальством не поспоришь. С другой стороны у трансляционника есть запас по мощности, а мой двухваттный (по результатам более поздних замеров) усилок работал почти на пределе, даже в том небольшом зале.

А усилок снова вернулся ко мне. Начал думать, что же с ним делать. Не выбрасывать же? Тогда и решил использовать его в гитарных целях. Как раз молодое поколение родственников этим делом заразилось. И инструмент у них был, только подключали, как в старые добрые времена, к чему придётся. Вот и надумал немного переделать и отдать. Хоть какая-то польза.

В принципе два честных советских Ватта (полтора на нагрузке 8 Ом), поданные на не менее честную, даже не обязательно советскую, акустику — мощность вполне достаточная, чтобы в обычной, не очень большой комнате, с достаточной громкостью подыгрывать акустической гитаре и не забивать «вокалиста», если таковой будет.
А с учётом звукоизоляции наших квартир и соседей можно неслабо повеселить.

Обычный частотный диапазон усилителей большинства магнитофонов даже несколько шире, чем нужно для гитары. Но я на тот момент ещё не был ознакомлен с мнением «знатоков» насчёт его дополнительного искусственного сужения (откуда они в нашей, тогда ещё безинтернетной, глуши?) К тому же аппарат предназначался не для концертов с оркестрами и записей на студиях. И уж точно не для того чтобы меряться с фирмОй.

Для начала нужно было поменять предусилитель. Прежний был чисто микрофонным, собранным по одной из попавшейся под руку схем, из тех, что годами перерисовывал в блокноты, тетрадки и на прочие бумажки, собирал и проверял. Рабочая, проверенная, но для моих гитарных целей не совсем пригодная.

Не знаю, что мне тогда в голову взбрело, но решил собирать пред «в тех же традициях» что и УМ. То есть на германиевых транзисторах. Скорее всего потому, что они у меня были, и деть их было некуда. Ну и чтобы с питанием не колдовать — кремниевых p-n-p транзисторов маловато в запасах было, как впрочем и микросхем. Да и не видел смысла пихать ОУ туда, где можно обойтись двумя-тремя транзисторами.

Интернета тогда в нашей глуши ещё не водилось, а аудиофильскую легенду о том, что германий звучит лучше кремния я узнал именно из сети, лет через семь.

К аудиофилам я не отношусь (отношусь с уважением к тем из них, кто сам делает себе аппарат и не делает из своего увлечения религии), и весь мой опыт «прослушивания классики с винила через лампу» сводится к «антроповским» пластинкам с классикой рок-н ролла на радиоле «Урал-112».

Пусть никого не смущает цифра 1 в начале номера этой радиолы, по характеристикам звукового тракта аппарат вряд ли тянул на третий класс даже по параметрам своего времени.

Остальную классику (советской и забугорной попсы и рока) долгое время слушал, хоть и на чисто германиевом магнитофоне «Снежеть-202», но с записанных где получится бобин. Сильно сомневаюсь, что почувствовал бы разницу, если бы крутил их хоть через «хайфай», хоть через «хайэнд».
Поэтому не знаю, насколько они правы насчёт звука германия. А вот надёжность электронной части старых магнитофонов, проигрывателей и приёмников, многие из которых сохранили работоспособность до наших дней, говорит сама за себя. Вот и решил «тряхнуть стариной» или «перетряхнуть старину» или …

Для начала определился с требованиями:
1. Усилитель делается для чистого, насколько возможно, звука. Все эффекты — в виде отдельных примочек. Поэтому пред должен быть по возможности линейным.

2. Входное сопротивление должно быть достаточно высоким, чтобы не садить «верха» гитарного сигнала и не «мешать» работе регулятора тембра в случае прямого подключения.

3. Несколько входов с разной чувствительностью. Микрофон (0,3 мВ), гитара (10 мВ, для старого советского инструмента — самое то) и линейный вход (0.5 В).

Усилитель иногда планировалось применять в качестве контрольного, для проверки прохождения сигнала, при ремонте других усилителей или ещё какой звуковой техники, поэтому наличие таких входов не помешает.

А сигнал с линейного входа желательно было бы смешивать с гитарным, для подключения, например, магнитофона с записью «аккомпанимента» или имевшегося самодельного «ритм-бокса» (именно так — в кавычках, если когда-нибудь решусь выложить описание конструкции, то только для смеха).

После раскопок в завалах бумажек, журналов и ксерокопий была собрана такая схема:

Изначально схема преда, насколько помню, была срисована с какого-то любительского магнитофона. Имеет входное сопротивление около 3 КОм, при «микрофонной» чувствительности и запас по уровню выходного сигнала, позволяющий подключить её напрямую к усилителю мощности.

Для гитарного входа чувствительность была понижена включением последовательно входу резистора на 100 кОм. Не самая лучшая идея, согласен, хоть и применялась в промышленных усилках. Но при минимуме деталей удалось получить пред, с двумя входами разной чувствительности.
Тем более одновременное использование этих входов не планировалось.

Другие варианты тоже рассматривались, но полевых транзисторов под рукой не было, а городить на вход с «микрофонной» чувствительностью эмиттерный повторитель, как-то не хотелось.

С выхода сигнал шёл через простейший пассивный микшер, где его можно было смешать с сигналом линейного входа, на вход усилителя мощности.

Всё было собрано в том же корпусе от АВУ:

И изделие было отдано на растерзание начинающим гитаристам, на другой конец области, где успешно использовалось несколько лет для доставания соседей.

Там же была обнаружена одна «незадокументированная возможность». При подключении гитары к микрофонному входу, на выходе получался «жуткий грязный перегруз», который вовсю использовался для освоения риффов групп, типа популярного тогда «Линкинпарка» или нестареющей «Арии».
Хотя подозреваю, что от звука, того «дисторшнена» даже панки долго бы плевались и матерились.

Прошло время. Хоть и избитая, блин, фраза, но так оно и есть. Я перебрался жить туда, где на тот момент находился описываемый усилитель. Родственники-гитаристы отучились, отслужили, обзавелись семьями и как многие в этот период жизни «положили на музыку».

Девайс снова достался мне и использовался по прямому назначению в свободное от работы время. То есть в перерывах между сезонами, вахтами и т. п.

И когда образовалось чуть больше свободного времени, решил подвергнуть усилитель очередной переработке. Ещё немного понизить шум предварительного усилителя, который прослушивался на максимальной громкости. Ну и фон питания побороть, который хоть и не слишком напрягал, но был.

Для начала переделал блок питания:

Прежний БП был самым простым и состоял из транса, диодного моста и конденсатора на 2000 мкф.

Потом внёс некоторые изменения в схему предусилителя. Заменил транзисторы на менее шумные и подогнал режимы. Боюсь, что в полном соответствии с пословицей про «заставь дурака богу молиться». Кроме тестера, ушей и гитары никаких измерительных приборов на тот момент под рукой не было. Ориентировался на слух по уменьшению уровня шума, отсутствию слышимых искажений и сохранению усиления блока в пределах допустимого.

Схема стала выглядеть так:

Схема микшера кривовата, но он делался, чтобы свести к минимуму ослабление сигнала, и обеспечить минимально возможное влияние регуляторов друг на друга. Обе цели в принципе оказались достигнутыми.

В то время усилитель использовался с китайской «типа трёхполосной» колонкой от погоревшей активной АС. Она засветилась на фото в одной из прежних статей. Несмотря на корпус из ДВП (оргалит или «картонка», не путать с ДСП) с давно отвалившимися и потерянными распорками и три разнокалиберных динамика, включённых с завода в параллель без каких либо фильтров, звук мне нравился. Но та колонка была не моя и впоследствии была возвращена владельцу.

Теперь звук издаёт ещё более негитарная колонка от старого проигрывателя, с одним динамиком 8ГДШ-2 (4 Ома).

Полностью согласен с отзывом о подобных АС в одной датагорской статье. Естественно, от такого акустического оформления чудес ждать не стоит.
Так что если удастся раздобыть более подходящий динамик, или ещё одну или три 8ГДШ-2/4ГД-35 (что менее реально), буду подумывать об изготовлении новой колонки. Хоть последнее время групповые излучатели в гитарной акустике вроде не приветствуются. Как впрочем и в обычных АС «для музыки», хотя именно там вовсю используются.
А пока для дома вполне и эта сойдёт.

Как-то ради интереса подключал к этому усилителю разные оказавшиеся под рукой колонки: 10МАС-1, 15АС-220, неопознанные, от музыкальных центров, так что в плане акустики простор для экспериментов всегда остаётся.
Усилитель звучал вполне нормально. Свои честные два Ватта выдавал. Фон почти не прослушивался. Шум входного каскада хоть и был слышен на максимальной громкости, но на слух был сравним с уровнем шума многих магнитофонов второго-третьего класса. В общем, звук вполне меня устраивал, пока не освободилось время для очередного приступа экспериментаторства.

Не так давно разжился не без помощи нашего сайта программным осциллографом и решил перепроверить свои давние замеры некоторых характеристик УМЗЧ.

Прежние-то делал второпях, когда на узел связи заехали на пару дней настройщики «из центра» с генератором и осциллографом. Для чего оставался после работы, наскоро раскидав своё «хозяйство» на подоконнике.

Данные в общих чертах подтвердились. Зато выплыло то, чего не заметил тогда — заметная асимметрия выходного сигнала. Конденсаторная развязка входа звуковой карты исключает влияние постоянной составляющей (например, при неисправном конденсаторе на выходе УМ), даже если постоянка присутствует. Так что этот самый часто встречающийся вариант пришлось отбросить сразу.

«В ходе начавшейся проверки» выяснилось, что предоконечный транзистор в верхнем плече (МП40А) имеет коэффициент усиления чуть ли не вдвое меньший, чем аналогичный транзистор нижнего плеча (МП37А).

Я конечно понимаю, что в те времена план гнать нужно было, не обращая внимание на мелочи. И что третий класс далеко не ~~фонтан~~ хайфай я тоже знал. Только не подозревал, что всё настолько запущено. Конечно, «уход» параметров от «древности» со счетов сбрасывать не стоит, но не на столько же. К тому же чаще встречал наоборот — у n-p-n транзисторов.

Во всей радиолюбительской литературе тех времён писалось про попарный подбор транзисторов для плеч двухтактных УМ. Даже если они делаются для карманных приёмников. Хотя любителю обычно подбирать было особо не из чего — что нашёл то и поставил, лишь бы по питанию проходило.

Звук издаёт — уже хорошо. А кроме собственных ушей качество звучания всё равно проверять нечем. Осциллограф? Да где ж его взять-то? Поэтому и генератор нет смысла собирать. Форму сигнала всё равно смотреть не на чем. Градуировать шкалу регулятора частоты тоже.
Разве что использовать тот генератор в качестве пробника, для отслеживания сигнала и измерения уровней.

Сам для этой цели когда-то пользовался детскими клавишами «Фаэми», не особо заморачиваясь прямоугольной формой сигнала и частотами, отличными от общепринятых. Если это и влияло на точность измерений, думаю что не намного больше, чем входное сопротивление тестера «Ц20-05» на пределах меньше 1 Вольта.

Промышленность над этим вопросом тоже не особо заморачивалась, несмотря на возможность подбора деталей и наличие измерительных приборов, о которых любитель только мечтать мог (многие до сих пор продолжают мечтать).

Проверять оконечные транзисторы П214А не стал, чтобы ещё больше не расстраиваться, тем более их «стратегический запас» остался на другом конце области.

Порадовало, что заменой МП40А на МП42Б с более близкими к МП37А характеристиками и подбором эмиттерного резистора на «тридцать седьмом» (R12) выровнять синус более-менее удалось.

К слову сказать, описанные выше искажения практически незаметны для моего неизбалованного хайфаем слуха. А вот малейшие искажения «плавности» синусоиды (изломы и т. п.) заметно добавляют в звук «грязи».

До появления осциллографа пришлось долго биться с одним усилком, правый канал которого ощутимо «фузил». Особенно заметно было при воспроизведении музыки с преобладанием акустических инструментов и чистого звука. На всяческих «перегруженных» стилях, это было не так слышно. Для более точной оценки на вход подключалась гитара и звук двух одновременно звучащих струн был явно грязноватым (когда-то часто использовал такой «двухчастотный генератор» для оценки искажений на слух).

Осциллограф сразу же показал наличие искажения типа «ступенька». Если точнее, там была даже не ступенька, а только намёк на неё, из-за неисправного подстроечного резистора.

Поскольку аппарат всё равно был разобран, решил ещё малость поэкспериментировать, проверить одну давнюю мысль.

Как-то подумалось, а зачем мне в этом усилителе микрофонный вход? Схемы, где приходится контролировать сигнал такого уровня нынче редко встречаются. Петь в микрофон через этот агрегат тоже никому в голову не придёт. Вот и решил я отказаться от микрофонного канала, в надежде снизить шумы.

Уточнил требования к обновлённой схеме:
1) Германиевые транзисторы.
2) Чувствительность 10 мВ.
3) Исходя из предыдущего пункта и чувствительности УМ — усиление по напряжению в 10 раз.
4) Входное сопротивление — максимальное, какое удастся выжать.
В принципе, ничего невыполнимого.

Нужно отметить, что в журналах и прочей свежеизданой литературе тьго времени уже вовсю правили бал кремний и ИМС + ОУ. Схемы на МП и ГТ встречались всё реже, обыно в различных изданиях вроде «В помощь радиокружку» и в разделе для начинающих журнала «Радио». Хотя и оттуда их уже начали вытеснять рыжие КТ315.

Большинство германиевых схем из тех источников были ненамного сложнее тех, что использовались для описания работы усилительного каскада (два резистора и два конденсатора на один транзистор). Часто без указания режимов транзисторов, рекомендаций по настройке и некоторых не менее важных характеристик блоков. В принципе, для начинающего более важен сам факт работы первых собранных схем. Когда появится опыт, можно и улучшениями заняться.

Повторюсь, что не видел ничего особо сложного в поиске подходящей схемы. Тем более было на примете несколько годных на первый взгляд.

Четвёртый пункт вполне решается эмиттерным повторителем на входе. При таком уровне входного сигнала я уже не против его применения. Третий пункт обеспечит практически любой транзисторный каскад по схеме с общим эмиттером, даже без особых затруднений с подбором транзистора по коэффициенту усиления.

В общем, взялся за дело и… началось!

Чуть было не написал кучу текста о ходе работ и преодолении возникших трудностей, входных-выходных сопротивлениях, режимах и прочем согласовании каскадов. Но потом подумал и решил -, а кому оно надо? Опытные радиолюбители через всё это когда-то проходили, поэтому и так знают. А для начинающих много не очень связного текста от чайника, с элементами „алхимии“, тоже не будет иметь особой практической ценности. Да и по размеру тянет на отдельную статью, которая может и будет когда-нибудь написана. Если не мной, то камрадом, лучше знающим „матчасть“.

Оставлю только один и так многим известный вывод: к выбору разделительных (да и всех остальных) конденсаторов нужно подходить как можно тщательнее. Я не про то, чтобы применять исключительно аудиофильские конденсаторы с ценой «на очень большого любителя».
Я про то, что соответствие ёмкости значению, указанному на корпусе (и нужному для схемы) и утечку у тех, что собираешься паять в схему, проверять нужно. Иначе вдруг может выясниться, что транзистор какого-нибудь каскада лучше всего работает, если убрать цепи смещения. Или ни с того ни с сего «захрустят» совершенно новые регуляторы. Или стоит заменить конденсатор и тщательно подогнанные режимы по постоянному току, а иногда и по переменному, пойдут вразнос.

В общем, результатом всех моих «плясок с бубном» стала вот такая схема.

Сначала хотел установить регулятор громкости между каскадами, вместо R4. Поэтому и выбрал двухкаскадную схему с конденсаторной развязкой. Только подходящего переменного резистора не нашлось, так что это пока в планах.

Испытания показали, что характеристики почти соответствуют первоначальным требованиям.
Шумы при замкнутом входе ушли куда-то к пределу слышимости. Выходного сигнала хватило для раскачки УМ, даже с учётом падения на микшере. Звук тоже вполне устроил.

Дело осталось за малым — собрать блок на плате, установить в корпус и будет мне счастье. Старая плата была сделана уже привычным для простых схем «непечатным монтажом»:

Почему-то на этот раз решил сделать нормальную (насколько возможно) печатку. Наверное, потому что подходящий кусок фольгированного текстолита нашёл. Наскоро набросал на бумаге расположение отверстий и дорожек. Наметил на фольге отверстия, просверлил, нарисовал дорожки, протравил, впаял детали. Получилось как-то так:

Сказалась дурная привычка, насколько возможно уплотнять монтаж. Вроде бы дополнительные блоки в заводские изделия давно не «врезаю». Детские мечты о чем-нибудьть радиоуправляемом и летающем в том самом детстве и остались. А всё пытаюсь сделать плату как можно меньше. Хоть и не нужно, вроде.

Плюс вторая не менее дурная привычка: никак не могу заставить себя обрезать выводы деталей «по самое дальше некуда». Слишком уж часто в своё время приходилось их наращивать у деталей, выпаянных с заводских, сделанных по всем правилам, плат.

Несколько доработал блок питания, с учётом более высокого питающего напряжения нового ПУ:

Во время окончательной сборки перепаял разводку межблочных соединений. Прежняя делалась большей частью наспех и содержала кучу лишних проводов, в которых сам разобрался не сразу. Фон из колонки и до этого можно было услышать только в полной тишине. Так что не знаю, сильно ли повлияла новая разводка (в частности «земли») на уровень фона/шума.

Вот так всё выглядит изнутри:

Ввиду появления в хозяйстве осциллографа (программы «Visual Analyser») не мог удержаться от того чтобы постотреть форму сигнала на выходе уже собранного усилка.

Синусоида со встроенного в «аналайзер» генератора. Сигнал на выходе генератора (линейном выходе внешней звуковой карты):

Сигнал на нагрузке УМ (Uвых близко к максимальному):

В принципе ничего непредсказуемого. Сверхпоказателей от данного изделия я и не ожидал. Заметного искажения формы нет — и то хорошо. Разве что с блоком питания можно ещё «поколдовать».

Для проверок в ходе работ использовался самопальный генератор, спаянный на скорую руку. Он выдавал немного более оптимистичную картину:

В отличии от картинок выше, здесь использовалась встроенная звуковая карта. Более высокий уровень шумов заметен сразу. А выводы относительно её использования напрашиваются сами собой. Правда к теме статьи это не относится.

А так выглядит прямоугольный сигнал, точнее сигнал с выхода описанного в моей недавней статье инструмента «Фаэми».

Для проверки использовалась внешняя звуковая карта. Что делает с сигналом встроенная, показывать не буду, чтобы никого не напугать.
Тоже ничего неожиданного. Обрезка по «низам» и «верхам». Для полноты картины можно было бы и АЧХ снять, только зачем. Усилитель не для «хайфая» делался, а под гитару.

Вот такой усилитель получился. Не совсем гитарный, если судить с «продвинутой» точки зрения. Только если копнуть глубже, то и до инструментов, которые я к нему подключаю можно «докопаться».

Злые языки утверждают, что гитары в той стране, которой уже лет двадцать с чем-то как нет, делали для чего угодно, кроме музыки.
И играют на таком … только лузеры и нищеброды, неспособные купить что-нибудь более правильное.

Может они в чём-то и правы, только я думаю, что даже самый крутой и фирмовый инструмент вряд ли сделает из меня крутого музыканта. А для себя побренчать или для друзей — с этой задачей и мои инструменты вполне справляются. Тем более за те годы, что ими пользуюсь, и по руке подогнал, и руки привыкли. Звук одной из моих «балалаек» я уже выкладывал в прежних статьях.

Если кто из уважаемых датагорцев обнаружит в схемах и тексте ляпы или упущенные мной возможности улучшения — покажите пальцем, пожалуйста. Поправимся!
Самый разумный совет — «выбросить всё это старьё нафик и паять на микросхемах или лампах» будет рассмотрен, но вряд ли будет принят к исполнению. Разве что при создании совсем другой конструкции.

Недавно ездил по делам в «землю предков». На досуге вытащил из сарая чудом сохранившийся ламповый усилитель, упомянутый в начале статьи — УМЗЧ и БП из «помойных» обломков радиолы, вставленный в самопальный корпус «колхозного» вида.

Стряхнул пыль, почистил всё, что мог, подключил колонку 10МАС-1, которая только на год моложе меня. Воткнул гитару, маленько побрынькал на чистом звуке, потом через примочку пожужжал. И поймал себя на мысли, что вот если переделать разводку питания и экранировку, устранить «земляные петли», которые я в те времена просто не мог не наплести, перебрать темброблок, который регулирует что-то известное только конструкторам, но не ВЧ и НЧ, да ещё преамп встроить… Эх!

Но это будет уже другая история. Или не будет, лучше не загадывать.

Спасибо за внимание!

Владимир (partizan0018)

РФ, Дальний Восток

Профессиональный «чайник».

Транзистор германиевый — Справочник химика 21

Германий используют в качестве полупроводника в таких электронных приборах, как кристаллические выпрямители (диоды) и усилители (триоды, или транзисторы). Кристаллы германия применяют также для изготовления термисторов (измерителей температуры), Б фотоэлементах с запирающим слоем и в термоэлементах. Германиевые полупроводниковые устройства с успехом заменяют электронные вакуумные лампы, отличаясь от них компактностью, надежностью в работе и долговечностью. [c.207]
Технология извлечения германия еще более резко, чем у других рассеянных элементов, делится на два этапа. Первый этап — получение богатого германиевого концентрата (иногда это техническая окись или тетрахлорид германия). Эта часть технологии тесно связана с источниками сырья соответствующие цеха, как правило, расположены на металлургических, коксохимических и т. п. заводах. Второй этап — получение высокочистого германия. В отличие от технологии германиевых концентратов, характеризующейся большим разнообразием методов, технология высокочистого германия единообразна. Так как получить высокочистый германий можно только соблюдая требования полупроводниковой технологии (стерильная чистота помещения, кондиционирование воздуха и т. д.), то процесс чаще всего ведут на специализированных предприятиях, на которых обычно проводят и дальнейшие операции — легирование германия, выращивание монокристаллов и т. д., вплоть до изготовления диодов, транзисторов и других полупроводниковых устройств. Эти этапы технологии будут нами рассмотрены особо. [c.357]

Особенно большое применение нашел индий в стандартных германиевых транзисторах типа р — п — р. [c.62]

Чтобы не исключать из рассмотрения все редкие элементы, проведем несколько опытов с полупроводником германием. Германий стоит на границе между металлами и неметаллами. Он является полупроводником, и это свойство обуславливает его сегодняшнее широкое применение. Небольшие, специально обработанные кусочки германия используются в диодах для выпрямления электрического тока и в транзисторах в качестве усилителей тока и напряжения. Для опытов 88 возьмем два пли три испорченны.х германиевых диода [c.88]

Применение германия и его соединений. Германий — один из ценнейших полупроводниковых материалов. Его применяют в незначительных количествах во многих электронных приборах. Это германиевые кристаллические детекторы диоды как выпрямители переменного тока триоды, или транзисторы (германиевые усилители), заменяющие электронные лампы, причем срок их службы измеряется десятилетиями германиевые фотоэлементы термисторы, позволяющие определять температуры по электросопротивлению. [c.409]

Примесные полупроводники р-типа (рис. А.62, е). Внесение примесных атомов, способных быть акцепторами электронов, приводит к тому, что примесные энергетические термы находятся несколько выше валентной зоны О. Вследствие переноса электронов из валентной зоны на уровни атомов-акцепторов в валентной зоне становится возможной дырочная проводимость . (Комбинации германиевых и кремниевых полупроводников с р- и л-проводимостью применяются в транзисторах.) [c.143]

Первый Б мире германиевый транзистор создан в 1948 году, а уже через двадцать лет выпускались сотни миллионов таких приборов. [c.111]

Главная область применения германия — полупроводниковые приборы, применяемые в электронике и радиотехнике и позволяющие конструировать компактные, надежно работающие установки различного назначения. Например, так называемые транзисторы (усилители) заменяют триодные радиолампы они несравненно прочнее, так как не имеют нитей накала, требуют очень небольшую мощность — примерно в миллион раз меньшую, чем триодная лампа, п в то же время занимают гораздо меньше места если самая маленькая триодная лампа имеет объем около 2 см , то германиевый транзистор — всего 0,04 см [596]. [c.226]

Потеря выпрямляющего действия германиевых транзисторов. [c.219]

Под натиском кремния, арсенида галлия и других полупроводников германий утратил положение главного полупроводникового материала. В 1968 году в США, например, производилось уже намного больше кремниевых транзисторов, чем германиевых. [c.116]

Сердцем большинства полупроводниковых приборов считают так называемый р—п-переход. Это граница полупроводников р-тина — с дырочной проводимостью и п-типа — с электронной проводимостью. Примесь индия придает германию дырочную проводимость. Это обстоятельство лежит в основе технологии изготовления многих типов германиевых диодов. К пластинке германия п-типа прижимается контактная игла, покрытая слоем индия, который во время формовки вплавляют в германий, создавая в нем область р-проводимости. А если два шарика индия вплавить с двух сторон германиевой пластинки, то тем самым создается р—п—р-структура — основа транзисторов. [c.304]

В настоящее время сплав Аи—ЗЬ применяется при производстве транзисторов. При этом содержание сурьмы не должно превышать 1 %, так как иначе при спайке с германиевой пластинкой образуется хрупкий тройной сплав, который легко растрескивается. Наиболее хорошие результаты дает сплав, содержащий 0,3% ЗЬ и менее. [c.301]

Прогресс, достигнутый в последнее время в области автоматики, радиоэлектроники и преобразования различных видов энергии, в большой мере обусловлен применением германия в полупроводниковой технике. Он используется для изготовления полупроводниковых элементов — диодов и триодов (транзисторов), заменяющих собой обычные вакуумные радиолампы и отличающихся от них малыми размерами, устойчивостью к вибрации, долговечностью и меньшим расходом электроэнергии. Эти полупроводниковые элементы изготавливаются десятками и сотнями миллионов штук в год [П. Германиевые выпрямители по сравнению с селеновыми имеют больший коэффициент полезного действия при меньших размерах вследствие этого они находят все большее применение. Есть силовые германиевые выпрямители, пропускающие ток в десятки тысяч ампер. Применяются германиевые датчики эффекта Холла и многие другие полупроводниковы

Германиевые транзисторы




Это плата за испытания германиевых транзисторов на усиление и утечку.	1 оригинальный германиевый транзистор с высоким коэффициентом усиления Tungsram AC188K PNP. Они отлично работают с педалями фузза. Прирост составляет от 100 до 500. Они не тестировались и продаются как есть, но если вам нужна согласованная пара или хотя бы одна протестированная деталь, я могу сделать это за 3 доллара за транзистор. Вам нужно будет купить один из пунктов «Плата за тестирование транзисторов GE» в категории германиевых транзисторов для каждого транзистора, который вы хотите протестировать. Если вы ищете подходящие пары, вам также нужно будет отправить мне электронное письмо с указанием желаемого прироста (при наличии).	Цена указана за 1 шт. Германиевого транзистора 2N1307 PNP в металлическом корпусе. Это идеальные условия, а коэффициент усиления колеблется от 60 до 300, что делает их идеальными для педалей фузза.




1 оригинальный германиевый транзистор с высоким коэффициентом усиления Tungsram AC153K PNP.Они отлично работают с педалями фузза. Усиление колеблется от 55 до 120. Они не тестировались и продаются как есть, но если вам нужна согласованная пара или хотя бы одна протестированная деталь, я могу сделать это за 3 доллара за транзистор. Вам нужно будет купить один из пунктов «Плата за тестирование транзисторов GE» в категории германиевых транзисторов для каждого транзистора, который вы хотите протестировать. Если вы ищете подходящие пары, вам также нужно будет отправить мне электронное письмо с указанием желаемого прироста (при наличии).	1 Оригинальный TFK (TELEFUNKEN) AC123 PNP германиевый транзистор с высоким коэффициентом усиления.Они отлично работают с педалями фузза. Усиление колеблется от 50 до 140. Они не тестировались и продаются как есть, но если вам нужна согласованная пара или хотя бы одна протестированная деталь, я могу сделать это за 3 доллара за транзистор. Вам нужно будет купить один из пунктов «Плата за тестирование транзисторов GE» в категории германиевых транзисторов для каждого транзистора, который вы хотите протестировать. Если вы ищете подходящие пары, вам также нужно будет отправить мне электронное письмо с указанием желаемого прироста (при наличии).	1 Оригинальный германиевый транзистор с высоким коэффициентом усиления ASY29 NPN.Они отлично работают с педалями фузза. Прирост колеблется от 50 до 150, но большинство тестирует 80-120. Они проходят предварительное тестирование, поэтому не покупайте плату за тестирование.




1 Оригинальный TFK (TELEFUNKEN) AC124S PNP германиевый транзистор с высоким коэффициентом усиления.Они отлично работают с педалями фузза. Прирост составляет от 40 до 170. Они предварительно протестированы на усиление / утечку.

Винтажное радио и электроника. Германиевые транзисторы

ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

В следующей таблице перечислены параметры германиевых транзисторов.

Столбец с обозначением Корпус представляет собой контур корпуса транзистора.

Примечание. Не все заголовки являются одним и тем же параметром.

Чертежи корпуса показаны внизу страницы.

Корпуса

GEC MAZDA STC AEI HIVAC NEWMARKET TEXAS Транзисторы

OC139

Если вам известно о применении для них. Пожалуйста, дайте мне знать.
Большое спасибо Яну за обновление информации об этом устройстве.

Ярлыки

Тип	Vcbo Макс	Vce Max	Ic mAX	Hfe	f МГц	PNP / NPN	Корпус	Приложение
AC107	15	15	10 мА	30	2	PNP	GT3	Аудио с низким уровнем шума
AC125	32	12	100 мА	100	1.3	PNP	ТО1	Аудиодрайвер
AC126	32	12	100 мА	140	1,7	PNP	ТО1	Аудиодрайвер
AC127	32	12	500 мА	105	1	НПН	ТО1	Аудио O / P
AC128	32	16	1A	60	1	PNP	ТО1	Аудио O / P
AC132	32	12	200 мА	115	1.3	PNP	ТО1	Аудио O / P
AC141	50	25	1,2А	40-110	3	НПН	ТО1	Аудио, средний ток
AC176	32	20	300 мА	50-180	1	НПН	ТО1	Аудио.Средний ток
AC187	25	15	2А	100	1	НПН	ТО1	Аудио O / P
AC188	25	15	2А	100	1	PNP	ТО1	Аудио O / P
AD149	50	30	3.5А	30	0,3	PNP	ТО3	GP O / P
AD161	32	20	3A	80	0,02	НПН	ТО3	Аудио усилитель
AD162	32	20	3A	80	0.02	PNP	ТО3	Аудио усилитель
AF114	15	32	10Ма	150	75	PNP	TO7	РФ
AF115	15	32	10Ма	150	75	PNP	TO7	РФ
AF116	32	15	10Ма	150	75	PNP	TO7	РФ
AF117	32	15	10Ма	150	75	PNP	TO7	РФ
AF118	32	15	10Ма	150	75	PNP	TO7	УКВ усилитель
AF125	20	20	10 мА	130	75	PNP	T072	РФ

Верх

ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ MULLARD

Тип	Pe Макс мВт	Vce Max	Ic mAX	Hfe	f кГц	PNP / NPN	Подключения
OC16	6250	32	1500 мА	45	200 кГц	PNP	ТО3
OC19	8000	32	1500 мА	45	200 кГц	PNP	ТО3
OC22	6000	32	1000 мА	200	200000	PNP	ТО3
OC23	6000	40	1000 мА	200	25000 МГц	PNP	ТО3
OC24	6000	40	1000 мА	200	25000	PNP	ТО3
OC26	12500	32	3500	> 20	3	PNP	ТО3
OC28	30000	80	6000	> 20	–	PNP	ТО3
OC29	30000	60	6000	> 45	250	PNP	ТО3
OC35	30000	60	6000	> 25	250	PNP	ТО3
OC36	30000	80	6000	> 30	250	PNP	ТО3
OC41	43	15	50	40	4000	PNP	T01
OC42	43	15	50	80	7000	PNP	T01
OC44	2O	15	5	100	15000	PNP	ТО1
OC45	20	10	5	50	6000	PNP	ТО1
OC57	10	7	5	35	10	PNP	Коллектор красный.Затем по часовой стрелке E B
OC58	10	7	5	55	10	PNP	Коллектор красный. Затем по часовой стрелке E B
OC59	10	7	5	80	10	PNP	Коллектор красный. Затем по часовой стрелке E B
OC60	10	7	5	–	10	PNP	Коллектор красный.Затем по часовой стрелке E B
OC65	25	5	10	20-40	–	PNP	ТО1
OC66	25	15	10	30-80	–	PNP	ТО1
OC70	50	20	10	от 20 до 40	–	PNP	ТО1
OC71	50	20	10	30 К 75	–	PNP	ТО1
OC72	100	32	125	70	350	PNP	ТО1
OC75	75	30	10	90	900	PNP	ТО1
OC76	75	32	125	> 15	–	PNP	ТО1
OC77	75	60	125	45	–	PNP	ТО1
OC81	160	32	500	50-250	1	PNP	ТО1	Полная спецификация
OC81D	160	32	20	> 25	1	PNP	ТО1	Полная спецификация
OC83	160	32	500	90	850	PNP	ТО1
OC139	20	20	250	45	3500	НПН	Базовый центр.C = красный	Коммутация компьютеров
OC140	60	20	200	> 50	4500	НПН	Центр основания. C = Красный	Коммутация компьютеров
OC170	50	20	10	100	70000	PNP	ТО1
OC171	50	20	10	100	70000	PNP	ТО1

Верх

ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

GEC

Тип В макс. P Макс. (МВт) I Макс ICBO UA Hfe f (МГц) PNP / NPN Вывод

GET1 50 100 15 – – – PCT C = синий.B = один вывод

GET2 30 75 15 – – – PCT то же самое

GET3 15 100 250 6 55 1 PNP C = белый. Затем по часовой стрелке BE

GET4 30 100 70 6 55 1 PNP то же самое

GET5 30 200 350 6 – 1 PNP то же самое

GET6 12 50 50 6 50 1 PNP то же самое

GET7 – 16 PMax 20000 8000 40 0.25 PNP 1-й британский силовой транзистор. Proto T03

GET8 – 32 PMax 20000 8000 40 0,25 PNP Первый британский силовой транзистор. Proto T03

GET9 – 64 PMax 20000 8000 40 0.25 PNP Первый британский силовой транзистор. Proto T03

GET15 15 600 350 10 70 0,95 PNP –

GET16 30 600 350 10 60 0,9 PNP –

GET20 30 600 500 10 60 1 PNP –

GET102 30 200 1000 – 100 1.5 PNP Красный = E Зеленый = B Белый = C

GET103 30 200 1000 – 55 1 PNP то же самое

GET104 30 200 1000 – 55 1 PNP то же самое

GET105 40 800 1000 – 30 0.9 PNP то же самое

GET106 15 200 1000 – 55 1 PNP то же самое

GET110 40 800 1000 – 20 1 PNP то же самое

GET111 60 200 1000 – 55 1 PNP то же самое

GET113 15 200 1000 – 100 1.5 PNP то же самое

GET114 15 200 1000 – 55 1 PNP то же самое

GET115 15 800 1000 – 30 1 PNP то же самое

GET116 30 800 1000 – 30 1 PNP то же самое

GET120 30 800 – 20 1.4 PNP то же самое

GET571 16 18000 12000 – 30 – PNP По часовой стрелке BCE Gap

GET572 32 18000 12000 – 30 – PNP то же самое

GET573 64 18000 12000 – 30 – PNP то же самое

GET691 20 45 10 – 60 30 PNP Красный = E Зеленый = B C = Белый

GET692 20 45 10 – 60 40 PNP то же самое

GET871 15 75 150 – 45 6 PNP то же самое

GET872 15 75 150 – 65 15 PNP то же самое

GET873 15 75 10 – 50 6 PNP то же самое

GET874 15 75 10 – 70 15 PNP то же самое

GET875 15 75 150 – 90 20 PNP то же самое

Верх

MAZDA НЕМЕЦКИЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Тип В макс. P Макс. (МВт) I Макс ICBO UA Hfe f (МГц) PNP / NPN Вывод

XA101 20 120 – 5 35 5 PNP B = Центр C = Белый

XA102 20 120 – 5 60 8 PNP По часовой стрелке EBC Стрелка + C

XA112 20 120 – 5 60 8 PNP По часовой стрелке EBC Стрелка + C

XA121 25 80 10 8 60 – PNP EBSC S&C более широкое пространство

XA122 25 80 10 8 60 – PNP то же самое

XA123 20 80 10 20 60 30 PNP то же самое

XA124 20 80 10 20 60 30 PNP то же самое

XA125 18 80 10 4 60 30 PNP то же самое

XA126 20 80 10 20 60 30 PNP то же самое

XA131 30 120 100 10 60 100 PNP EBCS по часовой стрелке.Тег между S&C

XA141 40 800 1000 10 45 30 PNP то же самое

XA142 30 120 100 10 45 50 PNP то же самое

XA143 30 120 100 10 45 75 PNP то же самое

XA151 15 130 – 10 20 3 PNP По часовой стрелке EBC.Стрелка = C

XA152 15 130 – 10 40 5,5 PNP то же самое

XA161 13 150 100 3 50 40 PNP По часовой стрелке EBC. Тег = E

XA162 13 150 100 3 50 60 PNP то же самое

XA701 25 120 200 8 40 5 НПН По часовой стрелке EBC.Стрелка = C

XA702 25 120 200 8 50 7 НПН то же самое

XA703 25 120 200 8 70 13 НПН то же самое

XB102 35 150 – 10 30 – PNP B = Центр C = Белый

XB103 35 150 – 10 66 – PNP то же самое

XB104 35 150 – 10 30 – PNP то же самое

XB112 35 150 – 10 30 – PNP По часовой стрелке EBC.Стрелка = C

XB113 35 150 – 10 66 – PNP то же самое

XB121 35 105 – 14 60 – PNP как XA161

XC101 50 105 100 14 60 – PNP как XA101

XC121 35 250 – 10 74 – PNP как XA111

XC131 35 500 – 10 74 – PNP как XC171

XC141 40 11000 3000 – 62 – PNP E = E B = B C = Фланец

XC142 60 11000 3000 – 62 – PNP то же самое

XC171 26 750 – 10 72 – PNP По часовой стрелке EBC.Стрелка = C

XS101 12 150 – 5 20 – PNP Симметричный. B = Центр

Верх

STC ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Тип В макс. P Макс. (МВт) I Макс ICBO UA Hfe f (МГц) PNP / NPN Вывод

TP1 50 150 30 – – – PCT E = красный C = черный

TP2 50 150 30 – – – PCT то же самое

TJ1 20 200 50 10 20 0.5 PNP E = красный B = зеленый C = черный

TJ2 20 200 50 10 40 0,6 PNP то же самое

TJ3 20 200 50 10 60 0,8 PNP то же самое

TS1 20 50 50 10 20 0.5 PNP по часовой стрелке CBE C = белый

TS2 20 50 50 10 40 0,6 PNP то же самое

TS3 20 50 50 10 60 0,8 PNP то же самое

TS4 30 50 50 10 10+ – PNP E.E диаметрально противоположно

TS7 12 70 – 10 35 4,5 PNP По часовой стрелке CBE. C = белый

TS8 6 70 – 10 60 8,5 PNP то же самое

TS13 20 70 – 7 55 0.8 PNP по часовой стрелке CBE C = белый

TS14 20 70 – 7 35 0,7 PNP то же самое

TS15 45 70 – 7 40 0,75 PNP то же самое

TK20 12 200 – 0.7 40 6 PNP E&C Interchangable. C = скошенный

TK21 20 200 – 0,5 22 2 PNP то же самое

TK23 20 200 – 2 50 1 PNP По часовой стрелке EBC.C = обжимной

TK24 20 200 – 1,5 40 3 PNP E&C Interchangable. C = скошенный

TK25 20 200 – 0,7 60 11 PNP E&C Interchangable.C = скошенный

TK28 20 200 – – 46 – PNP По часовой стрелке EBC. C = обжимной

TK30 10 200 – 0,7 40 6 PNP то же самое

TK31 5 200 – 0.7 60 11 PNP то же самое

TK40 20 200 – 1,3 90 1,8 PNP то же самое

TK41 20 200 – 1,2 40 1.1 PNP то же самое

TK42 15 200 – 1,2 66 1,2 PNP то же самое

Верх

Все изображения просматриваются снизу

TO72
ТО7

Корпус ТО3 коллекторный.

Последнее обновление 30.8.2004

Что такое германиевый транзистор? (с рисунком)

Германиевый транзистор — это разновидность стандартного транзистора, построенного на элементе кремний, где вместо этого обычно используется сплав кремний-кремний-германий для увеличения скорости передачи электрических сигналов. Скорость отдельных электрических компонентов складывается как совокупность, и, следовательно, массив германиевых транзисторов может значительно увеличить скорость обработки схемы.Германиевый транзистор появился раньше стандартных кремниевых конструкций, и они широко использовались в 1950-х и 60-х годах. Их пропускная способность или более низкое напряжение отсечки выше, чем у кремниевых, но сегодня у них есть только специализированные приложения.

В германиевых транзисторах используется кремний для увеличения скорости передачи электрических сигналов.

Полупроводниковые германиево-кремниевые транзисторы также легированы индием, галлием или алюминием и используются в качестве замены для другой альтернативы решеткам транзисторов из чистого кремния, построенным на арсениде галлия. В солнечных элементах германий и арсенид галлия используются вместе, поскольку они имеют схожую структуру кристаллической решетки. Применения оптики — обычное место, где сейчас используются германиевые транзисторы, отчасти потому, что чистый металлический германий прозрачен для инфракрасного излучения.

Сплавы

германия обеспечивают повышенную скорость передачи в высокоскоростных схемах по сравнению с кремнием, но у них есть свои недостатки. Большинство свойств германиевого транзистора ниже, чем у стандартного кремниевого транзистора, включая максимальное распределение мощности, которое они предлагают, около 6 Вт по сравнению с более чем 50 Вт для кремния, а также более низкие уровни усиления по току и рабочих частот.Германиевый транзистор также имеет плохую температурную стабильность по сравнению с кремнием. При повышении температуры они пропускают больший ток, что в конечном итоге приводит к их выгоранию, и цепи должны быть спроектированы таким образом, чтобы предотвратить эту возможность.

Одним из самых больших недостатков германиевого транзистора является то, что он показывает утечку тока из-за тенденции германия к развитию винтовых дислокаций.Это мелкие выросты кристаллической структуры, известные как усы, которые со временем могут замкнуть цепь. Утечка тока более 10 микроампер может быть методом определения того, что транзистор построен на основе германия, а не кремния.

По сравнению с кремнием германий является редким и дорогим металлом для добычи.В то время как кремний легко получить в виде кварца в сыром виде, процесс очистки кремния полупроводникового качества (SGS) по-прежнему является высокотехнологичным. Тем не менее, он не представляет такой опасности для здоровья, как германий, где германий и оксид германия, полученные в процессе очистки, показали нейротоксическое действие на организм.

Хотя германий в основном используется в качестве транзисторов в солнечных элементах и оптических устройствах, германиевый диод также используется в качестве электрического компонента из-за его более низкого напряжения отсечки около 0.3 В против 0,7 В для кремниевых диодов. Это уникальное преимущество германиевых полупроводниковых компонентов делает их мишенью для включения в будущие высокоскоростные компоненты, такие как кремний-германиевый углеродный транзистор. Такие транзисторы обеспечивают самый низкий уровень передачи шума и лучше всего подходят для радиочастотных приложений для генераторов, беспроводной передачи сигналов и усилителей. Это отражает тот факт, что одно из первых применений германиевых компонентов несколько десятилетий назад было в разработке радио.

Комплектация транзисторов для FF Clones

Вы решили создать лучший в мире клон Fuzz Face.У тебя есть собранные части, в том числе некоторые германиевые транзисторы dyn-o-mite PNP и просто чешется достать пайку. Но как узнать из этой партии германиевых транзисторов, какие звучать хорошо, а что не будет? Для первого заказа вы можете просто выбрать их в цифровом мультиметре с диапазоном проверки транзисторов. Однако все современные цифровые мультиметры Предположим, что тестируемый транзистор вообще не имеет утечки. Они просто поставили Измерьте величину базового тока и посмотрите, сколько тока коллектора приходит вне.Из-за более высокой утечки германия это просто делает устройство негерметичным. выглядят как устройство с более высоким коэффициентом усиления. Вот как отделить пшеницу от плевел.

Это — один из способов отделить утечку от истинного выигрыша. Вы подключаете пару резисторов и цифровой мультиметр к устройству, а резисторы устанавливают условия, которые вы можете контролировать. посмотреть, что к чему. Если вы действительно хотите это сделать, возьмите резистор 2,2 МОм и резистор 2,4 кОм. ; лучше возьмите по одной металлической пленке 2.2M и 2.49K 1% резисторы.Это обойдется вам примерно в 0,30 доллара США, если вы получите их от Mouser, и немного больше или меньше, чем из других источников. Если ты собираешься много делать этого, установите транзисторный разъем, чтобы вы могли легко протестировать большое количество устройств.

Если вы удовлетворены показателем прибыли, но готовы согласиться на более низкая точность, вы можете использовать углеродную пленку на 5%, но знайте, что точность будет быть меньше. Если можешь, получи несколько резисторов 2.4K и измерьте их.Вы можете найти тот, который ближе к 2,472 Ом, что было бы идеально. я придирчиво к сопротивлению, потому что если вы получите ровно 2,2 МОм и 2472 Ом, и используйте батарею 9,0 В, вы обнаружите, что напряжение на резисторе будет быть численно равным указанному усилению! Вот почему несколько странный резистор ценностей и обсуждение ценностей. Это делает окончательные цифры на вашем цифровом мультиметре. выходи правильно.

Для проверки вставьте транзистор в гнездо и считайте напряжение постоянного тока. через 2.Резистор 4К. Резистор преобразует любой ток утечки из транзистор в напряжение, которое вы затем можете прочитать на своем счетчике. 2472 Ом резистор составляет 2,472 вольт на миллиампер, поэтому утечка в миллиамперах приведет к отображению 2,472 вольт. Это слишком большая утечка, поэтому любой транзистор, который это не будет полезно для FF. Фактически, хотя он будет немного отличаться, любой транзистор, который показывает утечку более чем на несколько микроампер. Из-за резистора масштабирования, показанное на вашем счетчике значение является «усилением ложной утечки» и нужно будет вычесть из общего чтения, которое вы сделаете дальше.

Чтобы проверить общее усиление, нажмите переключатель, который соединяет резистор 2,2 МОм с база. Это приводит к тому, что ток базы протекает более чем на 4 мкА. база. Транзистор умножает это на свое внутреннее усиление, и сумма утечка (которая не меняется с током базы) и усиленная база текущий. Если транзистор имеет усиление 100 и нет утечки, напряжение на резистор 2,4 кОм равен (4 мкА) * (100) * (2472) = 0,9888 В — что почти ровно 1/100 от фактический выигрыш.Довольно красиво, да?

Но мы знаем, что у германия действительно есть утечка — вот почему этот маленький танец в первую очередь. Итак, предположим, что устройство протекает 100uA на начнем с. Вставляем устройство в розетку и считываем напряжение перед тем, как нажмите переключатель. Он читает (100E-6) * (2472) = 247 мВ. Таким образом, утечка делает метр считают, что есть «усиление» почти 25 без тока в база у всех.

Насколько велика утечка? 100uA обычное дело, 200 бывает довольно часто.Более 300 мкА означает, что устройство подозрительно, а более чем 500уА я бы сказал плохо.

Допустим, у устройства действительно утечка 93 мкА, и усиление 110 — первоклассный экземпляр. Что происходит при тестировании? Мы забиваем вещь сокета и прочтите (93uA) * (2472) = .229V. Затем нажимаем переключатель и читаем 1,330 В. Чтобы получить реальное усиление, мы вычитаем 0,229 В из 1,330 В и получаем 1,101 В. В истинное усиление всего в 100 раз превышает показание.

Эй! Как получилось 110.1, а не 110? Ну, это из-за этого несовершенный мир, и из этого тестера строится с некоторыми приближениями. В точный базовый ток составляет 4.046 … мкА, если предположить, что база транзистора проводит что при прямом напряжении 0,1 В (разумно с германием на этих тока) и что батарея * ровно * 9.0000V, и что резисторы 2.20000M, и … ну, вы поняли. Точность 0,5% неуместна отлично подходит для работы с такими тупыми инструментами и намного лучше, чем вам нужно сделать хорошо звучащий FF.Кроме того, если вы умны, вы щелкнете выключателем и следите за напряжением, пока кладете палец на транзистор. просто тепло пальца приведет к быстрому увеличению прироста Какая реальная выгода? Все они являются — при температуре и условиях на данный момент.

Не зацикливайтесь на точных цифрах — они изменятся через секунду тем не мение. Ищите небольшую утечку и приблизительно правильный коэффициент усиления.

Правый * реальный * выигрыш от 70 до примерно 130.В этом диапазоне люди сообщают о лучших звуки. Некоторые люди предпочитают равный выигрыш, другие предпочитают меньший выигрыш. 70-100 для первого транзистора и от 90 до 130 для второго. К счастью, ты теперь у вас есть информация, чтобы выяснить, какую выгоду ВЫ предпочитаете.

Возможно, вы слышали что на самом деле существует NPN-германий. Хотя большинство германиевых транзисторов PNP, есть несколько NPN, и они действительно делают хорошие клоны Fuzz Face. Чтобы проверить их, просто поменяйте полярность батареи и провода измерителя на схеме тестера.В действительно хорошая вещь в германии NPN — это то, что вы получаете германиевый моджо, и вы по-прежнему можете использовать источники питания с заземлением отрицательной полярности, что позволяет запускать NPN версии от того же адаптера переменного тока, с которым работают другие педали без замыкания отключен от источника питания или требуется второй.

Почему кремний предпочтительнее германия?

Как мы все знаем, и кремний, и германий являются полупроводниковыми приборами. Но современная тенденция заключается в использовании кремния вместо германия.Какие могут быть причины?

Хотя и кремний, и германий используются в полупроводниковых устройствах, современная тенденция заключается в использовании кремния. Основными причинами этого являются:

( i ) S м a lle r 00 8 8 8 93 О . При комнатной температуре кристалл кремния имеет меньше свободных электронов, чем кристалл германия. Это означает, что кремний будет иметь гораздо меньший ток отсечки коллектора ( I CB O ), чем у германия. Как правило, для германия I CB O в 10-100 раз больше, чем для кремния. Типичные значения I CB O при 25 ° C (значения, наиболее часто используемые для нормальной температуры) для малосигнальных транзисторов:

Кремний: 0.От 01 мкА до 1 мкА Германий: от 2 до 15 мкА

( ii ) S м a lle r 9320 9320 r 9320 9320 r 9320 n o f I C B O8197 B O 9320 9320 9320 9320 т e mpe r atur e . Изменение температуры I CB O в кремнии меньше, чем в германии. Примерное практическое правило для германия состоит в том, что I CB O примерно удваивается с каждым повышением на 8–10 ° C, тогда как в случае кремния оно примерно удваивается с каждым повышением на 12 ° C.

( iii ) G re a te r 9320 9320 9320 9320 9320 9320 n g t e mpe r 8 . Структура германия разрушится при температуре около 100 ° C. Максимальная нормальная рабочая температура германия составляет 70 ° C, но кремний может работать до 150 ° C. Следовательно, кремниевые устройства нелегко повредить избыточным теплом.

( iv ) Высшее PIVrating. Характеристики кремниевых диодов PIV выше, чем у германиевых диодов. Например, номиналы кремниевых диодов PIV находятся в районе 1000 В, тогда как номиналы германиевых диодов PIV близки к 400 В.

Недостатком кремния по сравнению с германием является то, что потенциальный барьер кремниевого диода (0,7 В) больше, чем у германиевого диода (0,5 В). Это означает, что требуется более высокое напряжение смещения, чтобы вызвать протекание тока в цепи кремниевого диода. Этот недостаток кремния отходит на второй план ввиду других преимуществ кремния, упомянутых выше. Следовательно, современная тенденция заключается в использовании кремния в полупроводниковых устройствах.

Резюме:

При комнатной температуре кристалл кремния имеет меньше свободных электронов, чем кристалл германия.Это означает, что кремний будет иметь намного меньший ток отсечки коллектора , чем германий.

Изменение тока отсечки коллектора в зависимости от температуры в кремнии меньше, чем в германии.

Структура кристаллов германия разрушится при более высокой температуре. Однако кристаллы кремния нелегко повредить избыточным теплом.

Пиковое обратное напряжение кремниевых диодов выше, чем у германиевых диодов.

Si дешевле из-за большего количества элемента.Основным сырьем для изготовления кремниевых пластин является песок, и в природе много песка.

Но у кремния есть недостаток перед германием.

Потенциальный барьер кремния больше по сравнению с германием.

Но если мы рассмотрим преимущества, перечисленные выше, мы можем сделать вывод, что кремний — лучший элемент для полупроводниковых устройств и приложений.

Однако первый транзистор был сделан из германия (Ge). 🙂

XPS Интерпретация германия

Первичная область XPS: Ge2p, Ge3d
Перекрывающиеся области: W4f, F2s
Энергии связи общих химических состояний:

Химическое состояние Энергия связи Ge2p _3/2 / эВ Энергия связи Ge3d _5/2 / эВ

Элементаль Ge 1217.3 29,3

GeO 1218,0 30,9

GeO ₂ 1220,2 32,5

Экспериментальная информация

Обычно используются Ge2p или Ge3d.

Ge3d может быть предпочтительнее, если германий закопан и его концентрация низкая.

Ge3d-электроны имеют более высокую кинетическую энергию и, следовательно, более глубокую глубина отбора проб по сравнению с электронами Ge2p с низкой кинетической энергией.

Интерпретация спектров XPS

Область Ge2p имеет значительно расщепленные спин-орбитальные компоненты (Δ = 31,1 эВ, отношение интенсивностей = 0,478).

Пики Ge2p имеют симметричную форму линии для элементарного германия и его соединений.

Обычно подбирается и оценивается только компонент Ge2p3 / 2 области Ge2p.

Возможны потери между спин-орбитальными компонентами (1235 эВ) и более высокими энергия связи компоненты Ge2p1 / 2 (1265ev).

Пик Ge3d имеет перекрывающиеся спин-орбитальные компоненты (Δ = 0,58 эВ, отношение интенсивностей = 0,67).

Расщепление наблюдается для элементарного германия, но может быть проигнорировано для германия соединения.

Пики Ge3d имеют симметричную форму линии для элементарного германия и его соединений.

Общие комментарии

Пики Ge LMM (от 300 до 600 эВ) перекрываются со многими пиками XPS от других элементов.

Символ: Ge
Дата открытия: 1886
Происхождение имени: Латинская Германия
Внешний вид: сероватый
Первооткрыватель: Клеменс Винклер
Получено из: медь, цинк, свинец 9011
Нейтроны: 41
Структура оболочки: 2,8,18,4
Электронная конфигурация: [Ar] 3d104s24p2
Точка плавления: 1211,4 K
Точка кипения: 3093 K
кг Плотность [ / м3]: 5323
Молярный объем: 13.63 × 10-6 м3 / моль
Степень окисления: 4
Протоны / электроны: 32
Кристаллическая структура: Кубическая центрированная грань

Химически подобен олову, германий является важным полупроводниковым материалом. Из-за своей малой ширины запрещенной зоны германий очень чувствителен к инфракрасному свету и используется в качестве материала детектора в инфракрасных и рамановских спектрометрах.

No related posts.

Тип	В макс.	P Макс. (МВт)	I Макс	ICBO UA	Hfe	f (МГц)	PNP / NPN	Вывод
GET1	50	100	15	–	–	–	PCT	C = синий.B = один вывод
GET2	30	75	15	–	–	–	PCT	то же самое
GET3	15	100	250	6	55	1	PNP	C = белый. Затем по часовой стрелке BE
GET4	30	100	70	6	55	1	PNP	то же самое
GET5	30	200	350	6	–	1	PNP	то же самое
GET6	12	50	50	6	50	1	PNP	то же самое
GET7	–	16	PMax 20000	8000	40	0.25	PNP	1-й британский силовой транзистор. Proto T03
GET8	–	32	PMax 20000	8000	40	0,25	PNP	Первый британский силовой транзистор. Proto T03
GET9	–	64	PMax 20000	8000	40	0.25	PNP	Первый британский силовой транзистор. Proto T03
GET15	15	600	350	10	70	0,95	PNP	–
GET16	30	600	350	10	60	0,9	PNP	–
GET20	30	600	500	10	60	1	PNP	–
GET102	30	200	1000	–	100	1.5	PNP	Красный = E Зеленый = B Белый = C
GET103	30	200	1000	–	55	1	PNP	то же самое
GET104	30	200	1000	–	55	1	PNP	то же самое
GET105	40	800	1000	–	30	0.9	PNP	то же самое
GET106	15	200	1000	–	55	1	PNP	то же самое
GET110	40	800	1000	–	20	1	PNP	то же самое
GET111	60	200	1000	–	55	1	PNP	то же самое
GET113	15	200	1000	–	100	1.5	PNP	то же самое
GET114	15	200	1000	–	55	1	PNP	то же самое
GET115	15	800	1000	–	30	1	PNP	то же самое
GET116	30	800	1000	–	30	1	PNP	то же самое
GET120	30	800		–	20	1.4	PNP	то же самое
GET571	16	18000	12000	–	30	–	PNP	По часовой стрелке BCE Gap
GET572	32	18000	12000	–	30	–	PNP	то же самое
GET573	64	18000	12000	–	30	–	PNP	то же самое
GET691	20	45	10	–	60	30	PNP	Красный = E Зеленый = B C = Белый
GET692	20	45	10	–	60	40	PNP	то же самое
GET871	15	75	150	–	45	6	PNP	то же самое
GET872	15	75	150	–	65	15	PNP	то же самое
GET873	15	75	10	–	50	6	PNP	то же самое
GET874	15	75	10	–	70	15	PNP	то же самое
GET875	15	75	150	–	90	20	PNP	то же самое

	Все изображения просматриваются снизу
	TO72	ТО7

Химическое состояние	Энергия связи Ge2p _3/2 / эВ	Энергия связи Ge3d _5/2 / эВ
Элементаль Ge	1217.3	29,3
GeO	1218,0	30,9
GeO ₂	1220,2	32,5

обзор, характеристики, отзывы. Самые музыкальные транзисторы

Зарождение элемента

Германий

Хроника

Зарождение нового мира

Патентное право

Простыми словами

Принцип действия

Функции

Советская «силиконовая долина»

Прошлое против будущего

Аудио

Советы к действию

Гитары

дата и история изобретения, принцип работы, назначение и применение

Лаборатория Белла

Дальнейшие изыскания Шокли

Труды Браттена

Присоединение Брея

Прорыв

Изобретение первого транзистора

Самые первые транзисторы в Европе

Дальнейшее применение

Решение проблем и доработка

Полевые транзисторы

обзор, характеристики, отзывы. Самые музыкальные транзисторы — ABC IMPORT

Зарождение элемента

Германий

Хроника

Зарождение нового мира

Патентное право

Простыми словами

Принцип действия

Функции

Советская «силиконовая долина»

Прошлое против будущего

Аудио

Советы к действию

Гитары

История транзистора, часть 3: многократное переизобретение / Хабр

Медленный старт

Амбиции Шокли

К кремниевому перекрёстку

Успешные выскочки

Переход компьютеров на транзисторы

Откуда взялся закон Мура?

Что ещё почитать:

«Негитарный» усилитель на германиевых транзисторах или злоключения древней платы

Содержание / Contents

Транзистор германиевый — Справочник химика 21

Германиевые транзисторы

Винтажное радио и электроника. Германиевые транзисторы

ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Корпуса

Верх

ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ MULLARD

Верх

GEC

Верх

MAZDA НЕМЕЦКИЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Верх

STC ГЕРМАНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Верх

Что такое германиевый транзистор? (с рисунком)

Комплектация транзисторов для FF Clones

Почему кремний предпочтительнее германия?

XPS Интерпретация германия

Экспериментальная информация

Интерпретация спектров XPS

Общие комментарии

Оставить комментарийОтменить комментарий