Transistor Germanium menikmati masa kejayaannya selama dekade pertama elektronik semikonduktor sebelum digantikan secara luas oleh perangkat silikon gelombang mikro. Pada artikel ini, kita akan membahas mengapa transistor jenis pertama masih dianggap sebagai elemen penting dalam industri musik dan sangat penting bagi penikmat suara yang bagus.
Kelahiran elemen
Germanium ditemukan oleh Clemens dan Winkler di kota Freiberg Jerman pada tahun 1886. Keberadaan unsur ini telah diprediksi oleh Mendeleev, dengan menetapkan terlebih dahulu berat atomnya sama dengan 71, dan massa jenisnya 5,5 g/cm3.
Pada awal musim gugur tahun 1885, seorang penambang yang bekerja di tambang perak Himmelsfürst dekat Freiberg menemukan bijih yang tidak biasa. Itu diberikan kepada Albin Weisbach dari Akademi Pertambangan terdekat, yang mengkonfirmasi bahwa itu adalah mineral baru. Dia, pada gilirannya, meminta rekannya Winkler untuk menganalisis ekstraksi. Winkler menemukan bahwaunsur kimia yang ditemukan adalah 75% perak, 18% belerang, ilmuwan tidak dapat menentukan komposisi sisa 7% volume temuan.
Pada Februari 1886, dia menyadari bahwa ini adalah elemen baru seperti logam. Ketika sifat-sifatnya diuji, menjadi jelas bahwa itu adalah elemen yang hilang dalam tabel periodik, yang terletak di bawah silikon. Mineral asalnya dikenal sebagai argyrodite - Ag 8 GeS 6. Dalam beberapa dekade, elemen ini akan menjadi dasar transistor germanium untuk suara.
Jermanium
Pada akhir abad ke-19, germanium pertama kali diisolasi dan diidentifikasi oleh ahli kimia Jerman Clemens Winkler. Bahan ini, dinamai dari tanah air Winkler, telah lama dianggap sebagai logam dengan konduktivitas rendah. Pernyataan ini direvisi selama Perang Dunia Kedua, sejak saat itulah sifat semikonduktor germanium ditemukan. Perangkat yang terdiri dari germanium menjadi tersebar luas di tahun-tahun pascaperang. Pada saat ini, perlu untuk memenuhi kebutuhan produksi transistor germanium dan perangkat serupa. Jadi, produksi germanium di Amerika Serikat meningkat dari beberapa ratus kilogram pada tahun 1946 menjadi 45 ton pada tahun 1960.
Kronik
Sejarah transistor dimulai pada tahun 1947 dengan Bell Laboratories, yang terletak di New Jersey. Tiga fisikawan Amerika yang brilian berpartisipasi dalam proses ini: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) dan William Shockley (1910-1989).
Tim yang dipimpin oleh Shockley mencoba mengembangkan amplifier jenis baru untukSistem telepon AS, tetapi apa yang sebenarnya mereka temukan ternyata jauh lebih menarik.
Bardeen dan Brattain membuat transistor pertama pada hari Selasa, 16 Desember 1947. Ini dikenal sebagai transistor kontak titik. Shockley bekerja keras dalam proyek itu, jadi tidak mengherankan jika dia bingung dan marah karena ditolak. Segera dia seorang diri membentuk teori transistor persimpangan. Perangkat ini lebih unggul dalam banyak hal dibandingkan transistor kontak titik.
Kelahiran dunia baru
Sementara Bardeen meninggalkan Bell Labs untuk menjadi seorang akademisi (ia melanjutkan studi transistor germanium dan superkonduktor di University of Illinois), Brattain bekerja sebentar sebelum melanjutkan mengajar. Shockley memulai perusahaan manufaktur transistornya sendiri dan menciptakan tempat yang unik - Lembah Silikon. Ini adalah area yang berkembang di California di sekitar Palo Alto di mana perusahaan elektronik besar berada. Dua karyawannya, Robert Noyce dan Gordon Moore, mendirikan Intel, pembuat chip terbesar di dunia.
Bardeen, Brattain, dan Shockley bertemu kembali secara singkat pada tahun 1956 ketika mereka menerima penghargaan ilmiah tertinggi di dunia, Hadiah Nobel dalam Fisika, atas penemuan mereka.
Hukum paten
Desain transistor titik-kontak asli diuraikan dalam paten AS yang diajukan oleh John Bardeen dan W alter Brattain pada Juni 1948 (sekitar enam bulan setelah penemuan asli). Paten dikeluarkan 3 Oktober 1950di tahun ini. Transistor PN sederhana memiliki lapisan atas germanium tipe-P tipis (kuning) dan lapisan bawah germanium tipe-N (oranye). Transistor Germanium memiliki tiga pin: emitor (E, merah), kolektor (C, biru), dan basis (G, hijau).
Sederhananya
Prinsip pengoperasian penguat suara transistor akan menjadi lebih jelas jika kita analogikan dengan prinsip pengoperasian keran air: emitor adalah pipa, dan kolektor adalah keran. Perbandingan ini membantu menjelaskan cara kerja transistor.
Mari kita bayangkan transistor adalah kran air. Arus listrik bertindak seperti air. Transistor memiliki tiga terminal: basis, kolektor dan emitor. Basis bekerja seperti pegangan faucet, kolektor bekerja seperti air mengalir ke faucet, dan emitor bekerja seperti lubang tempat air mengalir keluar. Dengan sedikit memutar pegangan faucet, Anda dapat mengontrol aliran air yang kuat. Jika Anda sedikit memutar pegangan faucet, maka laju aliran air akan meningkat secara signifikan. Jika pegangan faucet benar-benar tertutup, air tidak akan mengalir. Jika Anda memutar kenop sepenuhnya, air akan mengalir lebih cepat.
Prinsip operasi
Seperti disebutkan sebelumnya, transistor germanium adalah sirkuit yang didasarkan pada tiga kontak: emitor (E), kolektor (C) dan basis (B). Basis mengontrol arus dari kolektor ke emitor. Arus yang mengalir dari kolektor ke emitor sebanding dengan arus basis. Arus emitor, atau arus basis, sama dengan hFE. Pengaturan ini menggunakan resistor kolektor (RI). Jika arus IC mengalir melaluiRI, tegangan akan dihasilkan di resistor ini, yang sama dengan produk dari Ic x RI. Ini berarti tegangan yang melintasi transistor adalah: E2 - (RI x Ic). Ic kira-kira sama dengan Ie, jadi jika IE=hFE x IB, maka Ic juga sama dengan hFE x IB. Oleh karena itu, setelah penggantian, tegangan pada transistor (E) adalah E2 (RI x le x hFE).
Fungsi
Penguat audio transistor dibangun di atas fungsi amplifikasi dan switching. Mengambil radio sebagai contoh, sinyal yang diterima radio dari atmosfer sangat lemah. Radio memperkuat sinyal ini melalui output speaker. Ini adalah fungsi "meningkatkan". Jadi, misalnya, transistor germanium gt806 dimaksudkan untuk digunakan pada perangkat pulsa, konverter dan stabilisator arus dan tegangan.
Untuk radio analog, cukup memperkuat sinyal akan membuat speaker mengeluarkan suara. Namun, untuk perangkat digital, bentuk gelombang input harus diubah. Untuk perangkat digital seperti komputer atau pemutar MP3, transistor harus mengubah status sinyal ke 0 atau 1. Ini adalah "fungsi switching"
Anda dapat menemukan komponen yang lebih kompleks yang disebut transistor. Kita berbicara tentang sirkuit terpadu yang terbuat dari infiltrasi silikon cair.
Lembah Silikon Soviet
Pada zaman Soviet, di awal tahun 60-an, kota Zelenograd menjadi batu loncatan bagi organisasi Pusat Mikroelektronika di dalamnya. Insinyur Soviet Shchigol F. A. mengembangkan transistor 2T312 dan analognya 2T319, yang kemudian menjadikomponen utama sirkuit hybrid. Pria inilah yang meletakkan dasar untuk produksi transistor germanium di Uni Soviet.
Pada tahun 1964, pabrik Angstrem, berdasarkan Research Institute of Precision Technologies, menciptakan sirkuit terintegrasi IC-Path pertama dengan 20 elemen pada sebuah chip, yang melakukan tugas kombinasi transistor dengan koneksi resistif. Pada saat yang sama, teknologi lain muncul: transistor datar pertama "Pesawat" diluncurkan.
Pada tahun 1966, stasiun percobaan pertama untuk produksi sirkuit terpadu datar mulai beroperasi di Pulsar Research Institute. Di NIIME, kelompok Dr. Valiev mulai membuat resistor linier dengan sirkuit terintegrasi logika.
Pada tahun 1968, Pulsar Research Institute memproduksi bagian pertama dari KD910, KD911, KT318 film tipis open-frame transistor datar hibrida IC, yang dirancang untuk komunikasi, televisi, penyiaran radio.
Transistor linier dengan IC digital penggunaan massal (tipe 155) dikembangkan di DOE Research Institute. Pada tahun 1969, fisikawan Soviet Zh. I. Alferov menemukan kepada dunia teori pengontrolan elektron dan fluks cahaya dalam struktur hetero berdasarkan sistem galium arsenida.
Masa lalu versus masa depan
Transistor serial pertama didasarkan pada germanium. germanium tipe-p dan tipe-n dihubungkan bersama untuk membentuk transistor sambungan.
Perusahaan Amerika Fairchild Semiconductor menemukan proses planar pada 1960-an. Di sini untuk produksi transistor dengansilikon dan fotolitografi telah digunakan untuk meningkatkan reproduktifitas skala industri. Hal ini memunculkan ide sirkuit terpadu.
Perbedaan signifikan antara transistor germanium dan silikon adalah sebagai berikut:
- transistor silikon jauh lebih murah;
- transistor silikon memiliki tegangan ambang 0,7V sedangkan germanium memiliki tegangan ambang 0,3V;
- silikon tahan suhu sekitar 200 °C, germanium 85 °C;
- arus bocor silikon diukur dalam nA, untuk germanium dalam mA;
- PIV Si lebih besar dari Ge;
- Ge dapat mendeteksi perubahan kecil pada sinyal sehingga transistor ini adalah transistor yang paling "musik" karena sensitivitasnya yang tinggi.
Audio
Untuk mendapatkan suara berkualitas tinggi pada peralatan audio analog, Anda harus memutuskan. Apa yang harus dipilih: sirkuit terpadu modern (IC) atau ULF pada transistor germanium?
Pada hari-hari awal transistor, para ilmuwan dan insinyur berdebat tentang materi yang mendasari perangkat. Di antara unsur-unsur tabel periodik, beberapa adalah konduktor, yang lain adalah isolator. Tetapi beberapa elemen memiliki properti menarik yang memungkinkan mereka disebut semikonduktor. Silikon adalah semikonduktor dan digunakan di hampir semua transistor dan sirkuit terintegrasi yang diproduksi saat ini.
Tetapi sebelum silikon digunakan sebagai bahan yang cocok untuk membuat transistor, silikon telah digantikan oleh germanium. Keuntungan silikon dibandingkan germanium terutama disebabkan oleh perolehan yang lebih tinggi yang dapat dicapai.
Meskipun transistor germanium dari produsen yang berbeda seringkali memiliki karakteristik yang berbeda satu sama lain, beberapa jenis dianggap menghasilkan suara yang hangat, kaya dan dinamis. Suara dapat berkisar dari renyah dan tidak rata hingga teredam dan datar di antaranya. Tidak diragukan lagi, transistor semacam itu layak dipelajari lebih lanjut sebagai perangkat penguat.
Saran untuk bertindak
Membeli komponen radio adalah proses di mana Anda dapat menemukan semua yang Anda butuhkan untuk pekerjaan Anda. Apa kata para ahli?
Menurut banyak amatir radio dan penikmat suara berkualitas tinggi, seri P605, KT602, KT908 diakui sebagai transistor paling musikal.
Untuk stabilizer sebaiknya menggunakan seri AD148, AD162 dari Siemens, Philips, Telefunken.
Dilihat dari ulasannya, transistor germanium yang paling kuat - GT806, ia menang dibandingkan dengan seri P605, tetapi dalam hal frekuensi timbre, lebih baik memberikan preferensi untuk yang terakhir. Perlu memperhatikan tipe KT851 dan KT850, serta transistor efek medan KP904.
Jenis P210 dan ASY21 tidak disarankan karena sebenarnya memiliki karakteristik suara yang buruk.
Gitar
Meskipun merek transistor germanium yang berbeda memiliki karakteristik yang berbeda, mereka semua dapat digunakan untuk menciptakan suara yang dinamis, lebih kaya dan lebih menyenangkan. Mereka dapat membantu mengubah suara gitardalam berbagai nada, termasuk intens, tidak bersuara, keras, lebih halus, atau kombinasi dari semuanya. Di beberapa perangkat, mereka banyak digunakan untuk memberikan musik gitar permainan yang bagus, suara yang sangat nyata dan lembut.
Apa kelemahan utama transistor germanium? Tentu saja, perilaku mereka yang tidak terduga. Menurut para ahli, Anda perlu melakukan pembelian komponen radio yang muluk-muluk, yaitu membeli ratusan transistor untuk menemukan yang tepat untuk Anda setelah pengujian berulang. Kekurangan ini diidentifikasi oleh insinyur studio dan musisi Zachary Vex saat mencari blok efek suara vintage.
Vex mulai membuat unit efek gitar Fuzz untuk membuat musik gitar terdengar lebih jelas dengan mencampur unit Fuzz asli dalam proporsi tertentu. Dia menggunakan transistor ini tanpa menguji potensinya untuk mendapatkan kombinasi terbaik, hanya mengandalkan keberuntungan. Pada akhirnya, dia terpaksa meninggalkan beberapa transistor karena suaranya yang tidak cocok dan mulai memproduksi blok Fuzz yang bagus dengan transistor germanium di pabriknya.
