Transistores de germânio desfrutaram de seu auge durante a primeira década da eletrônica de semicondutores antes de serem amplamente substituídos por dispositivos de silício de microondas. Neste artigo, discutiremos por que o primeiro tipo de transistor ainda é considerado um elemento importante na indústria da música e é de grande importância para os apreciadores de bom som.
O nascimento do elemento
Germânio foi descoberto por Clemens e Winkler na cidade alemã de Freiberg em 1886. A existência desse elemento foi predita por Mendeleev, tendo definido antecipadamente seu peso atômico igual a 71, e a densidade de 5,5 g/cm3.
No início do outono de 1885, um mineiro que trabalhava na mina de prata Himmelsfürst, perto de Freiberg, tropeçou em um minério incomum. Foi dado a Albin Weisbach da Academia de Mineração próxima, que confirmou que era um novo mineral. Ele, por sua vez, pediu ao colega Winkler que analisasse a extração. Winkler descobriu quedo elemento químico encontrado é 75% prata, 18% enxofre, o cientista não conseguiu determinar a composição dos 7% restantes do volume encontrado.
Em fevereiro de 1886, ele percebeu que este era um novo elemento semelhante ao metal. Quando suas propriedades foram testadas, ficou claro que era o elemento que f altava na tabela periódica, localizada abaixo do silício. O mineral que o originou é conhecido como argirodita - Ag 8 GeS 6. Em algumas décadas, esse elemento será a base dos transistores de germânio para o som.
Germânio
No final do século XIX, o germânio foi isolado e identificado pela primeira vez pelo químico alemão Clemens Winkler. Este material, nomeado após a terra natal de Winkler, há muito é considerado um metal de baixa condutividade. Esta afirmação foi revisada durante a Segunda Guerra Mundial, pois foi então que as propriedades semicondutoras do germânio foram descobertas. Dispositivos constituídos de germânio tornaram-se difundidos nos anos do pós-guerra. Neste momento, era necessário satisfazer a necessidade de produção de transistores de germânio e dispositivos similares. Assim, a produção de germânio nos Estados Unidos cresceu de algumas centenas de quilos em 1946 para 45 toneladas em 1960.
Crônica
A história dos transistores começa em 1947 com a Bell Laboratories, localizada em Nova Jersey. Três brilhantes físicos americanos participaram do processo: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) e William Shockley (1910-1989).
A equipe liderada por Shockley tentou desenvolver um novo tipo de amplificador parasistema de telefonia dos EUA, mas o que eles realmente inventaram acabou sendo muito mais interessante.
Bardeen e Brattain construíram o primeiro transistor na terça-feira, 16 de dezembro de 1947. É conhecido como transistor de contato pontual. Shockley trabalhou duro no projeto, então não é surpresa que ele tenha ficado nervoso e nervoso por ter sido rejeitado. Logo ele formou sozinho a teoria do transistor de junção. Este dispositivo é superior em muitos aspectos ao transistor de contato pontual.
O nascimento de um novo mundo
Enquanto Bardeen deixou o Bell Labs para se tornar um acadêmico (ele passou a estudar transistores e supercondutores de germânio na Universidade de Illinois), Brattain trabalhou por um tempo antes de passar para o ensino. Shockley iniciou sua própria empresa de fabricação de transistores e criou um lugar único - o Vale do Silício. Esta é uma área próspera na Califórnia em torno de Palo Alto, onde estão localizadas as principais corporações de eletrônicos. Dois de seus funcionários, Robert Noyce e Gordon Moore, fundaram a Intel, a maior fabricante de chips do mundo.
Bardeen, Brattain e Shockley se reuniram brevemente em 1956, quando receberam o prêmio científico mais alto do mundo, o Prêmio Nobel de Física, por sua descoberta.
Lei de patentes
O design original do transistor de contato pontual é descrito em uma patente dos EUA registrada por John Bardeen e W alter Brattain em junho de 1948 (cerca de seis meses após a descoberta original). Patente emitida em 3 de outubro de 1950Do ano. Um transistor PN simples tinha uma fina camada superior de germânio tipo P (amarelo) e uma camada inferior de germânio tipo N (laranja). Os transistores de germânio tinham três pinos: emissor (E, vermelho), coletor (C, azul) e base (G, verde).
Em termos simples
O princípio de funcionamento de um amplificador de som transistorizado ficará mais claro se fizermos uma analogia com o princípio de funcionamento de uma torneira de água: o emissor é uma tubulação e o coletor é uma torneira. Esta comparação ajuda a explicar como funciona um transistor.
Vamos imaginar que o transistor é uma torneira de água. A corrente elétrica age como a água. O transistor possui três terminais: base, coletor e emissor. A base funciona como um manípulo de torneira, o colector funciona como água a correr para a torneira e o emissor funciona como um orifício por onde sai a água. Girando levemente a maçaneta da torneira, você pode controlar o poderoso fluxo de água. Se você girar levemente a maçaneta da torneira, a taxa de fluxo de água aumentará significativamente. Se o manípulo da torneira estiver completamente fechado, a água não fluirá. Se você girar o botão até o fim, a água fluirá muito mais rápido.
Princípio de funcionamento
Como mencionado anteriormente, os transistores de germânio são circuitos baseados em três contatos: emissor (E), coletor (C) e base (B). A base controla a corrente do coletor para o emissor. A corrente que flui do coletor para o emissor é proporcional à corrente de base. A corrente do emissor, ou corrente de base, é igual a hFE. Esta configuração usa um resistor coletor (RI). Se a corrente Ic flui atravésRI, uma tensão será gerada através deste resistor, que é igual ao produto de Ic x RI. Isso significa que a tensão no transistor é: E2 - (RI x Ic). Ic é aproximadamente igual a Ie, então se IE=hFE x IB, então Ic também é igual a hFE x IB. Portanto, após a substituição, a tensão nos transistores (E) é E2 (RI x le x hFE).
Funções
O amplificador de áudio transistorizado é construído com funções de amplificação e comutação. Tomando o rádio como exemplo, os sinais que um rádio recebe da atmosfera são extremamente fracos. O rádio amplifica esses sinais através da saída do alto-falante. Esta é a função de "aumento". Assim, por exemplo, o transistor de germânio gt806 é destinado ao uso em dispositivos de pulso, conversores e estabilizadores de corrente e tensão.
Para rádio analógico, simplesmente amplificar o sinal fará com que os alto-falantes produzam som. No entanto, para dispositivos digitais, a forma de onda de entrada deve ser alterada. Para um dispositivo digital como um computador ou MP3 player, o transistor deve mudar o estado do sinal para 0 ou 1. Esta é a "função de comutação"
Você pode encontrar componentes mais complexos chamados transistores. Estamos falando de circuitos integrados feitos de infiltração de silício líquido.
Vale do Silício Soviético
Nos tempos soviéticos, no início dos anos 60, a cidade de Zelenograd tornou-se um trampolim para a organização do Centro de Microeletrônica nela. O engenheiro soviético Shchigol F. A. desenvolve o transistor 2T312 e seu análogo 2T319, que mais tarde se tornoucomponente principal de circuitos híbridos. Foi este homem que lançou as bases para a produção de transistores de germânio na URSS.
Em 1964, a planta de Angstrem, com base no Research Institute of Precision Technologies, criou o primeiro circuito integrado IC-Path com 20 elementos em um chip, que realiza a tarefa de uma combinação de transistores com conexões resistivas. Ao mesmo tempo, outra tecnologia apareceu: os primeiros transistores planos "Plane" foram lançados.
Em 1966, a primeira estação experimental para a produção de circuitos integrados planos começou a operar no Pulsar Research Institute. Na NIIME, o grupo do Dr. Váliev começou a fabricar resistores lineares com circuitos lógicos integrados.
Em 1968, o Pulsar Research Institute produziu a primeira parte dos CIs híbridos de transistor plano de estrutura aberta de filme fino KD910, KD911, KT318, que são projetados para comunicação, televisão, transmissão de rádio.
Transistores lineares com ICs digitais de uso em massa (tipo 155) foram desenvolvidos no DOE Research Institute. Em 1969, o físico soviético Zh. I. Alferov descobriu ao mundo a teoria do controle dos fluxos de elétrons e luz em heteroestruturas com base no sistema de arseneto de gálio.
Passado versus futuro
Os primeiros transistores seriais foram baseados em germânio. Germânio tipo P e tipo N foram conectados para formar um transistor de junção.
A empresa americana Fairchild Semiconductor inventou o processo planar na década de 1960. Aqui para a produção de transistores comsilício e fotolitografia têm sido usados para melhor reprodutibilidade em escala industrial. Isso levou à ideia de circuitos integrados.
As diferenças significativas entre os transistores de germânio e silício são as seguintes:
- transistores de silício são muito mais baratos;
- transistor de silício tem uma tensão limite de 0,7V enquanto o germânio tem uma tensão limite de 0,3V;
- silício suporta temperaturas em torno de 200°C, germânio 85°C;
- corrente de fuga de silício é medida em nA, para germânio em mA;
- PIV Si é maior que Ge;
- Ge pode detectar pequenas mudanças nos sinais, portanto, eles são os transistores mais "musicais" devido à sua alta sensibilidade.
Áudio
Para obter som de alta qualidade em equipamentos de áudio analógico, você precisa decidir. O que escolher: circuitos integrados modernos (ICs) ou ULF em transistores de germânio?
Nos primeiros dias dos transistores, cientistas e engenheiros discutiam sobre o material que serviria de base aos dispositivos. Entre os elementos da tabela periódica, alguns são condutores, outros são isolantes. Mas alguns elementos têm uma propriedade interessante que permite que sejam chamados de semicondutores. O silício é um semicondutor e é usado em quase todos os transistores e circuitos integrados fabricados hoje.
Mas antes que o silício fosse usado como material adequado para fazer um transistor, ele foi substituído pelo germânio. A vantagem do silício sobre o germânio deveu-se principalmente ao maior ganho que poderia ser alcançado.
Embora transistores de germânio de diferentes fabricantes geralmente tenham características diferentes uns dos outros, alguns tipos são considerados para produzir um som quente, rico e dinâmico. Os sons podem variar de crocantes e desiguais a abafados e planos no meio. Sem dúvida, tal transistor merece um estudo mais aprofundado como um dispositivo amplificador.
Conselho para ação
Comprar componentes de rádio é um processo no qual você encontra tudo o que precisa para o seu trabalho. O que dizem os especialistas?
De acordo com muitos radioamadores e conhecedores de som de alta qualidade, as séries P605, KT602, KT908 são reconhecidas como os transistores mais musicais.
Para estabilizadores, é melhor usar as séries AD148, AD162 da Siemens, Philips, Telefunken.
A julgar pelos comentários, o mais poderoso dos transistores de germânio - GT806, vence em comparação com a série P605, mas em termos de frequência de timbre, é melhor dar preferência ao último. Vale a pena prestar atenção no tipo KT851 e KT850, bem como no transistor de efeito de campo KP904.
Os tipos P210 e ASY21 não são recomendados, pois na verdade têm características de som ruins.
Guitarras
Embora diferentes marcas de transistores de germânio tenham características diferentes, todos eles podem ser usados para criar um som dinâmico, mais rico e mais agradável. Eles podem ajudar a mudar o som de uma guitarraem uma ampla gama de tons, incluindo intenso, suave, áspero, mais suave ou uma combinação destes. Em alguns dispositivos, eles são amplamente utilizados para dar à música de guitarra uma ótima execução, som extremamente tangível e suave.
Qual é a principal desvantagem dos transistores de germânio? Claro, seu comportamento imprevisível. De acordo com especialistas, será necessário realizar uma compra grandiosa de componentes de rádio, ou seja, comprar centenas de transistores para encontrar o certo para você após testes repetidos. Essa falha foi identificada pelo engenheiro de estúdio e músico Zachary Vex enquanto procurava por blocos de efeitos sonoros vintage.
Vex começou a criar unidades de efeitos de guitarra Fuzz para tornar a música de guitarra mais clara misturando as unidades Fuzz originais em certas proporções. Ele usou esses transistores sem testar seu potencial para obter a melhor combinação, contando apenas com a sorte. No final, ele foi forçado a abandonar alguns transistores devido ao seu som inadequado e começou a produzir bons blocos Fuzz com transistores de germânio em sua fábrica.
