La scurt timp după al doilea război mondial, pagini din întreaga lume de reviste a călătorit în jurul valorii de știri senzationale despre inventarea unui nou „tub de radio“, care nu are nevoie de un vid și filament.
Revoluția tranzistorului
Noul dispozitiv de amplificare a fost extrem de redus în dimensiuni, foarte economic și a promis că va avea de multe ori o durată de viață mai mare decât tuburile radio convenționale. Partea principală a acestui dispozitiv a fost o placă mică, tăiată dintr-un cristal de material semiconductor.
Astfel, în timpul perioadei de vârf a tehnologiei electronice, când tuburile radio au trecut deja de multă dezvoltare tehnică și au devenit instrumente foarte sofisticate ferm integrate în tehnologia modernă, a început al doilea tânăr de amplificatoare semiconductoare.
Prima lor viață a trecut în condiții complet diferite. Începutul anilor 20. Se fac primele încercări de a organiza radiodifuziunea și comunicațiile radio pe distanțe lungi. Deși tubul de vid cunoscut omenirea timp de aproape 20 de ani, slaba dezvoltare a echipamentelor de vid electrice și radio industria încă utilizează pe scară largă a emițătoarelor scânteie și caută alte dispozitive pentru generarea, detectarea și amplificarea semnalelor radio.
Și astfel ofițer Nijni Novgorod Laboratorul OV Losev face o descoperire, din care știri imprimați din nou cu frenezie toate revistele de radio străine: pentru a genera și de a consolida nu numai complexe în fabricarea de tuburi de electroni cu vid, dar un detector de cristal simplu!
Receptoarele lui Losev - "cristinele" (figura 1) - se vor reproduce în Europa și America, se fac previziuni cu privire la înlocuirea rapidă a tuburilor radio cu cristale.
Cu toate acestea, lipsa de cunoștințe științifice cu privire la natura electrică a cristalelor, dezvoltarea slabă a echipamentelor de laborator nu a fost permisă la acel moment investiga profund procesele care au loc în semiconductori, și de a crea performanțe fiabile, de înaltă care rivalizează Tuburi dispozitive semiconductoare de amplificare.
Pe masura ce tuburile electronice continua sa se imbunatateasca, cristalul este inlocuit de receptoare de tuburi si pana la sfarsitul anilor 1920 pierde semnificatie practica.
Fig. 1. Kristadin Losev - primul receptor radio folosit un amplificator semiconductor (1922).
Anii 30 au fost o procesiune triumfală a unei lămpi electronice. Datorită succesului de echipamente electronice au devenit o realitate și „ziarul, fără hârtie și fără distanțe“ și de radiodifuziune în masă, film de sunet și de televiziune, radar și astronomie radio, sisteme moderne de automatizare de mare viteză și de control de la distanță, de radio-navigație, și mașini de calcul electronice, mașini cu ultrasunete și controlul reacțiilor nucleare.
Iar lămpile electronice mai utilizate pe scară largă, cu atât mai acute sunt unele dintre deficiențele fundamentale inerente acestora.
Chiar și în timpul celui de-al doilea război mondial, a existat o fiabilitate inadecvată a echipamentelor militare radio, iar cele mai multe dintre eșecuri s-au datorat unei funcționări defectuoase a tuburilor radio.
Distribuția largă a receptoarelor de televiziune și a televizoarelor relevă un alt deficiențe grave ale tuburilor radio moderne - eficiența lor scăzută.
Dezvoltarea computerelor electronice și a altor dispozitive speciale, inclusiv mii de radiocomunicații, impune cerințe stricte atât pentru fiabilitatea și durata de viață a lămpilor, cât și pentru economia de putere și dimensiunile minime.
In anii '40 există o tendință în unele cazuri, pentru a schimba unele funcții de tuburi, în alte aparate clase (Figura 2.): Kenotrons încep să fie înlocuite cu redresoare cu seleniu în locul detectorului și lămpi de mixer încep să aplice diode de siliciu și germaniu de la un punct de funcționare constantă.
Desigur, aceste dispozitive sunt capabile să rezolve doar probleme specifice înguste și nu pot concura serios cu întreaga clasă de dispozitive cu vacuum electronic. Amplificatorul și generatorul universal principal este lampa radio.
Fig. 2. Din anii 1940, tuburile radio au fost înlocuite cu dispozitive semiconductoare. Acum, există o singură zonă în care lampa nu poate fi înlocuită: generarea și amplificarea puterilor mari la frecvențe înalte.
Dar, aici, în paralel cu progresul echipamentelor electronice, și într-o mare măsură, datorită lui, extinderea și aprofundarea reprezentarea umană a naturii materiei, dezvoltă teoria electronică a metalelor, îmbogățind intelegerea noastra a fizicii conductori metalici și mecanismul lor de conductivitate electrică; mecanica cuantică aduce o nouă lumină asupra proprietăților unui electron și interacțiunii acestuia cu alte particule.
În cele din urmă, există o teorie trupa care poate explica proprietățile complet diferite materiale - conductoare și dielectrice, semiconductori - dintr-o singură poziție: din punct de vedere al posibilelor stări energetice ale electronului.
În timpul acestui progres științific este posibilă nu numai pentru a explica multe fenomene ciudate înainte, dar, de asemenea, pentru a deschide noi proprietăți ale materiei, aduce aceste proprietăți pentru a voinței umane.
Cu aceste realizări, a fost pregătită a doua viață a amplificatoarelor semiconductoare. Omul a învățat controlul conștient mișcarea de electroni nu numai în vid, ci și în grosimea cristalului, unde electronul este în continuă interacțiune cu alte particule.
In 1948, americanii John Bardeen și Walter Brattain trei electrozi a fost realizat primul dispozitiv de amplificare, bazat pe utilizarea unor proprietăți speciale de contact cu cristalul semiconductor - așa-numitul „punct“ tranzistor.
Dezvoltarea în continuare a tranzistoarelor
Descoperirea unui nou dispozitiv de amplificare care nu necesita un vid si un filament extrem de mic (Figura 3) si cu o durata lunga de viata (Figura 4) a fost acum foarte util.
Fig. 3. Cel mai important avantaj al tranzistorului este mărimea și greutatea acestuia.
Și, în ciuda faptului că, datorită proprietăților sale amplificatoare, primul tranzistor nu a ajuns aproape în comparație cu lămpile radio moderne, o echipă largă de specialiști a preluat imediat pentru îmbunătățirea sa.
Fig. 4. Durata de viață a tranzistorului poate ajunge la sute de mii de ore.
William Shockley într-un timp scurt, a dezvoltat o teorie a tranzistor și a inventat un nou tip, mai avansat de - așa-numitul tranzistor „plan“.
O contribuție semnificativă la teoria și tehnologia de semiconductori realizate de specialiști sovietici și academicieni Ioffe, Vul și Tamm și mulți alți experți, inclusiv anticipând în lucrarea sa de dinainte de război a principalelor idei ale teoriei și B. Shockley Davydov ..
Primele tranzistoare au fost caracterizate de deficiențe grave: nivel ridicat de zgomot, frecvență limitată de funcționare, dependență puternică a parametrilor electrici de temperatură, putere limitată.
Multe dintre acestea au fost boli ale copiilor de tehnologie tânără și au fost deja depășite cu succes. Devine din ce în ce mai clar că, în fața unui tranzistor, o lampă veche electronică întâlnește un concurent serios.
Într-un timp scurt, frecvențele limitatoare de funcționare ale tranzistorilor au crescut de la câteva sute de kilohertzi la o mie de megahertzi. Odată cu dispozitivele cu putere redusă, au fost create deja tranzistoare care oferă o putere de ieșire de până la 100 de wați și mai mult.
Au apărut semiconductori capabili să funcționeze la temperaturi de peste 1000 ° C. Nivelul zgomotului intrinsec al tranzistorilor este redus drastic. Acum cele mai multe amplificatoare cu zgomot redus reușesc adesea să creeze pe tranzistori, și nu pe lămpi.
În ceea ce privește miniaturizarea, puterea și economia mecanică, în aceste chestiuni de palmier indiviza face parte tranzistori, deoarece invenția lor.
Într-o serie de aplicații, lampa nu mai poate concura cu tranzistorul. Este mai presus de toate aparatele auditive, mărimea și greutatea care, în trecerea la tranzistori au scăzut cu 5-20 ori, iar consumul de energie a scăzut cu 20-50 de ori.
Apoi sunt receptoare de buzunar (Figura 5), a căror problemă nu a fost rezolvată în mod satisfăcător cu ajutorul tuburilor radio.
Fig. 5. Cel mai mare efect este utilizarea tranzistorilor în echipamentul radio portabil portabil.
Implementarea cu succes a tranzistorilor în computere, în echipamente destinate muncii pe termen lung fără control uman, de exemplu amplificatoarele intermediare în sistemele de comunicații de lungă distanță, unde este necesară o fiabilitate ridicată, o economie și o durată de viață îndelungată, avansează cu succes.
Este foarte eficient să se utilizeze tranzistori în sateliți de pământ artificiali și stații spațiale, unde avantajele lor față de lampă sunt deosebit de puternice.
În prezent, industria produce tranzistori, concepute pentru a rezolva următoarele probleme (Figura 6).
Fig. 6. Aspectul tranzistorilor din epoca URSS. a-pentru a amplifica semnale mici de frecvență joasă; b - aceeași frecvență înaltă; în tranzistoare cu frecvență joasă în frecvență.
Tranzistori universali de joasă putere
Reprezentanții tipici ai acestui grup sunt tranzistori planei germani de tip P13-P15, P8-P11 și tipuri de silicon P101-P103.
Acest înaltă eficiență dispozitive amplificator de mici dimensiuni, pentru a consolida cu succes și de a genera semnale de frecvențe joase și moderat ridicate (până la 000 kHz, 500-1).
O etapă de câștig cu un astfel de tranzistor este capabilă să furnizeze amplificarea puterii de semnal de până la 30 000 de ori. Puterea maximă de ieșire într-un circuit cu un singur ciclu ajunge la 10-30 m.
Pentru funcționarea normală a tranzistorului de putere necesită un curent de 1 mA la o tensiune de câțiva volți, dar proprietățile de armare apar și la capacitatea de putere substanțial mai mic, este de neconceput pentru tuburi cu vid convenționale, de exemplu, la un curent de 10 pA și o tensiune de 0,2.
Tranzistori puternici cu frecvență joasă
Acest grup include un tranzistor planar proiectat special pentru terminalele și cascade puternice pre-termale ale amplificatoarelor cu frecvență joasă.
Ele sunt, de asemenea folosite cu succes în convertor DC-DC pentru a crește tensiunea de la unitățile și zeci la sute și chiar mii de volți, amperi, care lucrează la actuatori (relee, motoare), de joasă frecvență (până la câteva zeci de kHz), stabilizatori de tensiune și circuite de impulsuri la frecvențe moderate.
Acest grup de dispozitive include tranzistori de tip P4, P201-P203, P207-P210. Aceste tranzistoare asigură puterea de ieșire de la unități de watte (P201) la sute de wați (P207-P208).
Transistor de joasă tensiune cu frecvență joasă
În ciuda faptului că tranzistoarele cu cea mai mare frecvență au fost considerate a fi punct, dezvoltarea metodelor de fabricare a tranzistoarelor plane a dus la deplasarea completă a tranzistorilor tip punct.
În prezent, dispozitivele cele de înaltă frecvență sunt tranzistori joncțiune anumite specii, printre care rolul principal este jucat de tranzistori fabricate prin difuzie impurității a mediului gazos (așa-numitele „difuzie“ tranzistori).
Frecvențele tranzistorilor planar de înaltă frecvență sunt potrivite pentru amplificarea și generarea de semnale cu o frecvență de la unități de megahertz (P12) la sute de megahertzi (P410, P411). Aceste tranzistoare sunt, de asemenea, instrumente excelente pentru circuite de impulsuri de mare viteză și amplificatoare de bandă largă.
Tranzistori puternici de înaltă frecvență
Crearea tranzistorilor de înaltă frecvență se bazează pe miniaturizarea geometriei elementelor de lucru. Aceasta, la rândul său, duce la ponderarea stării termice a tranzistorului și limitează puterea admisă.
În acest sens, pentru mult timp nu a fost posibil să se creeze un tranzistor puternic de înaltă frecvență. Cu toate acestea, cercetarea intensivă a dat deja primele rezultate pozitive în această direcție. Din literatură se cunoaște crearea unor tranzistori de difuzie de siliciu, care dezvoltă la frecvențe de 100 MHz o putere de mai multe wați.
În ciuda faptului că modalitățile de creștere a puterii tranzistorilor de înaltă frecvență sunt încă neclare, gama deja creată de dispozitive semiconductoare este un mijloc puternic de îmbunătățire a echipamentelor radio electronice.
Sursa: Burlyand V.A. Zherebtsov I.P. Cititor al radioamatorilor. 1963
Interschimbabilitate totală, cel mai probabil că nu va funcționa, deoarece principiile de funcționare a tranzistorului și a lămpii radio sunt diferite, în unele cazuri, este imposibil să se facă fără radiomarfe. Pentru fiecare fel de mâncare - reteta proprie și ingredientele sale.
Articolul spune: "Acum există doar o zonă în care lampa nu poate fi înlocuită: generarea și amplificarea puterii ridicate la frecvențe înalte". Și acest lucru este relevant pentru timpul nostru. Generatoarele de HF pe lămpi au o stabilitate mai bună a frecvenței decât pe tranzistori. pe lămpi amplificatoare de putere RF au un câștig mai mare decât tranzistori, prin urmare, lampa are mai puține etape de amplificare transmițător, în comparație cu un tranzistor, care facilitează setarea și reglarea acestuia. În plus, tranzistoarele puternice sunt dispozitive foarte delicate și sensibile, cea mai mică deviere a modului de operare de la valorile optime și tranzistorul eșuează. lămpi puternice rezista la abateri semnificative de la tensiunea de alimentare și modul de operare se va topi și întreg și nevătămat, iar amplificatorul de putere RF lampa mai ușor de configurat decât un tranzistor.
lex, o remarcă interesantă. Odată cu trecerea timpului, după prăbușirea uniunii, oamenii au primit multe fapte și materiale confirmate, care transformă istoria URSS cu susul în jos.
Cu toate acestea, rămâne un procent foarte mare din cei care, în orice situație, nu recunosc o respingere a ceea ce mașina de propagandă sovietică "a cusut" în capul lui.
În ceea ce privește acest articol, acesta oferă o idee despre tehnologiile și dispozițiile din anii '60, ce sa întâmplat și cum a fost văzut în acele vremuri.