Los transistores de germanio disfrutaron de su apogeo durante la primera década de la electrónica de semiconductores antes de ser ampliamente reemplazados por dispositivos de microondas de silicio. En este artículo, discutiremos por qué el primer tipo de transistores todavía se considera un elemento importante en la industria de la música y es de gran importancia para los conocedores del buen sonido.
El nacimiento del elemento
El germanio fue descubierto por Clemens y Winkler en la ciudad alemana de Freiberg en 1886. La existencia de este elemento fue predicha por Mendeleev, habiendo fijado de antemano su peso atómico igual a 71, y la densidad de 5,5 g/cm3.
A principios del otoño de 1885, un minero que trabajaba en la mina de plata Himmelsfürst cerca de Freiberg se topó con un mineral inusual. Se le entregó a Albin Weisbach de la cercana Academia de Minería, quien confirmó que se trataba de un nuevo mineral. Él, a su vez, le pidió a su colega Winkler que analizara la extracción. Winkler descubrió quedel elemento químico encontrado es 75% plata, 18% azufre, el científico no pudo determinar la composición del 7% restante del volumen del hallazgo.
En febrero de 1886, se dio cuenta de que se trataba de un nuevo elemento similar al metal. Cuando se probaron sus propiedades, quedó claro que era el elemento que f altaba en la tabla periódica, que se encuentra debajo del silicio. El mineral del que se originó se conoce como argirodita - Ag 8 GeS 6. En unas pocas décadas, este elemento formará la base de los transistores de germanio para el sonido.
germanio
A finales del siglo XIX, el químico alemán Clemens Winkler aisló e identificó por primera vez el germanio. Este material, que lleva el nombre de la tierra natal de Winkler, se ha considerado durante mucho tiempo un metal de baja conductividad. Esta afirmación fue revisada durante la Segunda Guerra Mundial, ya que fue entonces cuando se descubrieron las propiedades semiconductoras del germanio. Los dispositivos que consisten en germanio se generalizaron en los años de la posguerra. En este momento, era necesario satisfacer la necesidad de producir transistores de germanio y dispositivos similares. Así, la producción de germanio en los Estados Unidos creció de unos pocos cientos de kilogramos en 1946 a 45 toneladas en 1960.
Crónica
La historia de los transistores comienza en 1947 con Bell Laboratories, ubicado en Nueva Jersey. En el proceso participaron tres brillantes físicos estadounidenses: John Bardeen (1908-1991), W alter Brattain (1902-1987) y William Shockley (1910-1989).
El equipo dirigido por Shockley intentó desarrollar un nuevo tipo de amplificador parasistema telefónico estadounidense, pero lo que realmente inventaron resultó ser mucho más interesante.
Bardeen y Brattain construyeron el primer transistor el martes 16 de diciembre de 1947. Se le conoce como transistor de contacto puntual. Shockley trabajó duro en el proyecto, por lo que no sorprende que estuviera nervioso y enojado por haber sido rechazado. Pronto formó por sí solo la teoría del transistor de unión. Este dispositivo es superior en muchos aspectos al transistor de contacto puntual.
El nacimiento de un nuevo mundo
Mientras Bardeen dejó Bell Labs para convertirse en académico (pasó a estudiar transistores de germanio y superconductores en la Universidad de Illinois), Brattain trabajó durante un tiempo antes de dedicarse a la enseñanza. Shockley fundó su propia empresa de fabricación de transistores y creó un lugar único: Silicon Valley. Esta es un área próspera en California alrededor de Palo Alto, donde se encuentran las principales corporaciones electrónicas. Dos de sus empleados, Robert Noyce y Gordon Moore, fundaron Intel, el fabricante de chips más grande del mundo.
Bardeen, Brattain y Shockley se reunieron brevemente en 1956 cuando recibieron el premio científico más importante del mundo, el Premio Nobel de Física, por su descubrimiento.
Derecho de patentes
El diseño original del transistor de punto de contacto se describe en una patente estadounidense presentada por John Bardeen y W alter Brattain en junio de 1948 (unos seis meses después del descubrimiento original). Patente emitida el 3 de octubre de 1950del año. Un transistor PN simple tenía una capa superior delgada de germanio tipo P (amarillo) y una capa inferior de germanio tipo N (naranja). Los transistores de germanio tenían tres pines: emisor (E, rojo), colector (C, azul) y base (G, verde).
En términos simples
El principio de funcionamiento de un amplificador de sonido de transistor quedará más claro si establecemos una analogía con el principio de funcionamiento de un grifo de agua: el emisor es una tubería y el colector es un grifo. Esta comparación ayuda a explicar cómo funciona un transistor.
Imaginemos que el transistor es un grifo de agua. La corriente eléctrica actúa como el agua. El transistor tiene tres terminales: base, colector y emisor. La base funciona como la manija de un grifo, el colector funciona como el agua que corre hacia el grifo y el emisor funciona como un orificio por el que sale el agua. Al girar ligeramente la manija del grifo, puede controlar el poderoso flujo de agua. Si gira ligeramente la manija del grifo, el caudal de agua aumentará significativamente. Si la manija del grifo está completamente cerrada, el agua no fluirá. Si gira la perilla hasta el final, el agua fluirá mucho más rápido.
Principio de funcionamiento
Como se mencionó anteriormente, los transistores de germanio son circuitos que se basan en tres contactos: emisor (E), colector (C) y base (B). La base controla la corriente del colector al emisor. La corriente que fluye del colector al emisor es proporcional a la corriente base. La corriente de emisor, o corriente de base, es igual a hFE. Esta configuración utiliza una resistencia de colector (RI). Si la corriente Ic fluye a travésRI, se generará un voltaje a través de esta resistencia, que es igual al producto de Ic x RI. Esto significa que el voltaje a través del transistor es: E2 - (RI x Ic). Ic es aproximadamente igual a Ie, por lo que si IE=hFE x IB, entonces Ic también es igual a hFE x IB. Por lo tanto, después del reemplazo, el voltaje a través de los transistores (E) es E2 (RI x le x hFE).
Funciones
El amplificador de audio de transistor se basa en funciones de amplificación y conmutación. Tomando la radio como ejemplo, las señales que una radio recibe de la atmósfera son extremadamente débiles. La radio amplifica estas señales a través de la salida del altavoz. Esta es la función de "impulso". Entonces, por ejemplo, el transistor de germanio gt806 está diseñado para usarse en dispositivos de pulso, convertidores y estabilizadores de corriente y voltaje.
Para la radio analógica, simplemente amplificar la señal hará que los altavoces produzcan sonido. Sin embargo, para dispositivos digitales, se debe cambiar la forma de onda de entrada. Para un dispositivo digital como una computadora o un reproductor de MP3, el transistor debe cambiar el estado de la señal a 0 o 1. Esta es la "función de cambio"
Puedes encontrar componentes más complejos llamados transistores. Estamos hablando de circuitos integrados hechos de infiltración de silicio líquido.
Silicon Valley soviético
En la época soviética, a principios de los años 60, la ciudad de Zelenograd se convirtió en un trampolín para la organización del Centro de Microelectrónica en ella. El ingeniero soviético Shchigol F. A. desarrolla el transistor 2T312 y su análogo 2T319, que luego se convirtió encomponente principal de los circuitos híbridos. Fue este hombre quien sentó las bases para la producción de transistores de germanio en la URSS.
En 1964, la planta de Angstrem, sobre la base del Instituto de Investigación de Tecnologías de Precisión, creó el primer circuito integrado IC-Path con 20 elementos en un chip, que realiza la tarea de una combinación de transistores con conexiones resistivas. Al mismo tiempo, apareció otra tecnología: se lanzaron los primeros transistores planos "Plane".
En 1966, la primera estación experimental para la producción de circuitos integrados planos comenzó a operar en el Instituto de Investigación Pulsar. En NIIME, el grupo del Dr. Valiev comenzó a fabricar resistencias lineales con circuitos integrados lógicos.
En 1968, el Instituto de Investigación Pulsar produjo la primera parte de los circuitos integrados híbridos de transistor plano de marco abierto de película delgada KD910, KD911, KT318, que están diseñados para comunicaciones, televisión y radiodifusión.
Los transistores lineales con circuitos integrados digitales de uso masivo (tipo 155) se desarrollaron en el Instituto de Investigación del DOE. En 1969, el físico soviético Zh. I. Alferov descubrió al mundo la teoría del control de los flujos de luz y electrones en heteroestructuras basadas en el sistema de arseniuro de galio.
Pasado versus futuro
Los primeros transistores en serie estaban basados en germanio. El germanio tipo P y tipo N se conectaron entre sí para formar un transistor de unión.
La empresa estadounidense Fairchild Semiconductor inventó el proceso planar en la década de 1960. Aquí para la producción de transistores conSe han utilizado silicio y fotolitografía para mejorar la reproducibilidad a escala industrial. Esto llevó a la idea de los circuitos integrados.
Las diferencias significativas entre los transistores de germanio y silicio son las siguientes:
- los transistores de silicio son mucho más baratos;
- el transistor de silicio tiene un voltaje de umbral de 0,7 V, mientras que el germanio tiene un voltaje de umbral de 0,3 V;
- silicon soporta temperaturas de alrededor de 200°C, germanio 85°C;
- la corriente de fuga de silicio se mide en nA, para el germanio en mA;
- PIV Si es mayor que Ge;
- Ge puede detectar pequeños cambios en las señales, por lo que son los transistores más "musicales" debido a su alta sensibilidad.
Audio
Para obtener un sonido de alta calidad en un equipo de audio analógico, debe decidir. ¿Qué elegir: circuitos integrados modernos (CI) o ULF en transistores de germanio?
En los primeros días de los transistores, los científicos e ingenieros discutían sobre el material que sería la base de los dispositivos. Entre los elementos de la tabla periódica, algunos son conductores, otros son aislantes. Pero algunos elementos tienen una propiedad interesante que les permite llamarlos semiconductores. El silicio es un semiconductor y se utiliza en casi todos los transistores y circuitos integrados fabricados en la actualidad.
Pero antes de que el silicio se usara como material adecuado para hacer un transistor, fue reemplazado por germanio. La ventaja del silicio sobre el germanio se debió principalmente a la mayor ganancia que se podía lograr.
Aunque los transistores de germanio de diferentes fabricantes a menudo tienen características diferentes entre sí, se considera que algunos tipos producen un sonido cálido, rico y dinámico. Los sonidos pueden variar desde crujientes e irregulares hasta apagados y planos con un punto intermedio. Sin duda, un transistor de este tipo merece más estudio como dispositivo amplificador.
Consejos para la acción
Comprar componentes de radio es un proceso en el que puedes encontrar todo lo que necesitas para tu trabajo. ¿Qué dicen los expertos?
Según muchos radioaficionados y conocedores del sonido de alta calidad, las series P605, KT602, KT908 son reconocidas como los transistores más musicales.
Para estabilizadores, es mejor usar la serie AD148, AD162 de Siemens, Philips, Telefunken.
A juzgar por las revisiones, el más potente de los transistores de germanio, el GT806, gana en comparación con la serie P605, pero en términos de frecuencia de timbre, es mejor dar preferencia a este último. Vale la pena prestar atención al tipo KT851 y KT850, así como al transistor de efecto de campo KP904.
No se recomiendan los tipos P210 y ASY21, ya que en realidad tienen malas características de sonido.
Guitarras
Aunque las diferentes marcas de transistores de germanio tienen diferentes características, todas se pueden usar para crear un sonido dinámico, más rico y agradable. Pueden ayudar a cambiar el sonido de una guitarra.en una amplia gama de tonos, incluidos intensos, apagados, ásperos, más suaves o una combinación de estos. En algunos dispositivos, se usan ampliamente para dar a la música de guitarra un sonido excelente, extremadamente tangible y suave.
¿Cuál es la principal desventaja de los transistores de germanio? Por supuesto, su comportamiento impredecible. Según los expertos, será necesario realizar una gran compra de componentes de radio, es decir, comprar cientos de transistores para encontrar el adecuado para usted después de repetidas pruebas. Esta deficiencia fue identificada por el ingeniero de estudio y músico Zachary Vex mientras buscaba bloques de efectos de sonido antiguos.
Vex comenzó a crear unidades de efectos de guitarra Fuzz para hacer que la música de guitarra suene más clara al mezclar las unidades Fuzz originales en ciertas proporciones. Usó estos transistores sin probar su potencial para obtener la mejor combinación, confiando únicamente en la suerte. Al final, se vio obligado a abandonar algunos transistores debido a su sonido inadecuado y comenzó a producir buenos bloques Fuzz con transistores de germanio en su fábrica.
