जर्मेनियम ट्रांजिस्टर ने अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के पहले दशक के दौरान माइक्रोवेव सिलिकॉन उपकरणों द्वारा व्यापक रूप से प्रतिस्थापित किए जाने से पहले अपने सुनहरे दिनों का आनंद लिया। इस लेख में, हम चर्चा करेंगे कि संगीत उद्योग में पहले प्रकार के ट्रांजिस्टर को अभी भी एक महत्वपूर्ण तत्व क्यों माना जाता है और अच्छी आवाज के पारखी के लिए उच्च महत्व का है।
तत्व का जन्म
जर्मेनियम की खोज क्लेमेंस और विंकलर ने 1886 में जर्मन शहर फ्रीबर्ग में की थी। इस तत्व के अस्तित्व की भविष्यवाणी मेंडेलीव ने की थी, जिसका परमाणु भार 71 के बराबर था, और घनत्व 5.5 ग्राम/सेमी3।
1885 की शुरुआती शरद ऋतु में, फ़्राइबर्ग के पास हिमेल्सफ़र्स्ट चांदी की खदान में काम करने वाले एक खनिक को एक असामान्य अयस्क मिला। यह पास के खनन अकादमी से एल्बिन वीसबैक को दिया गया था, जिन्होंने पुष्टि की कि यह एक नया खनिज था। बदले में, उन्होंने अपने सहयोगी विंकलर से निष्कर्षण का विश्लेषण करने के लिए कहा। विंकलर ने पाया किपाया गया रासायनिक तत्व 75% चांदी, 18% सल्फर है, वैज्ञानिक खोज के शेष 7% मात्रा की संरचना का निर्धारण नहीं कर सके।
फरवरी 1886 तक उन्होंने महसूस किया कि यह एक नया धातु जैसा तत्व है। जब इसके गुणों का परीक्षण किया गया, तो यह स्पष्ट हो गया कि यह आवर्त सारणी में गायब तत्व था, जो सिलिकॉन के नीचे स्थित है। जिस खनिज से इसकी उत्पत्ति हुई, उसे अर्गिरोडाइट - Ag 8 GeS 6 के नाम से जाना जाता है। कुछ दशकों में, यह तत्व ध्वनि के लिए जर्मेनियम ट्रांजिस्टर का आधार बनेगा।
जर्मेनियम
19वीं शताब्दी के अंत में, जर्मन रसायनज्ञ क्लेमेंस विंकलर द्वारा सबसे पहले जर्मेनियम को अलग किया गया और पहचाना गया। विंकलर की मातृभूमि के नाम पर इस सामग्री को लंबे समय से कम चालकता धातु माना जाता है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान इस कथन को संशोधित किया गया था, क्योंकि यह तब था जब जर्मेनियम के अर्धचालक गुणों की खोज की गई थी। युद्ध के बाद के वर्षों में जर्मेनियम से युक्त उपकरण व्यापक हो गए। इस समय, जर्मेनियम ट्रांजिस्टर और इसी तरह के उपकरणों के उत्पादन की आवश्यकता को पूरा करना आवश्यक था। इस प्रकार, संयुक्त राज्य अमेरिका में जर्मेनियम का उत्पादन 1946 में कुछ सौ किलोग्राम से बढ़कर 1960 तक 45 टन हो गया।
क्रॉनिकल
ट्रांजिस्टर का इतिहास 1947 में न्यू जर्सी में स्थित बेल लेबोरेटरीज से शुरू होता है। तीन शानदार अमेरिकी भौतिकविदों ने इस प्रक्रिया में भाग लिया: जॉन बार्डीन (1908-1991), वाल्टर ब्रेटन (1902-1987) और विलियम शॉक्ले (1910-1989)।
शॉकली के नेतृत्व वाली टीम ने के लिए एक नए प्रकार का एम्पलीफायर विकसित करने का प्रयास कियाअमेरिकी टेलीफोन प्रणाली, लेकिन वास्तव में उन्होंने जो आविष्कार किया वह कहीं अधिक दिलचस्प निकला।
बारडीन और ब्रेटन ने मंगलवार, 16 दिसंबर, 1947 को पहला ट्रांजिस्टर बनाया। इसे बिंदु संपर्क ट्रांजिस्टर के रूप में जाना जाता है। शॉक्ले ने परियोजना पर कड़ी मेहनत की, इसलिए इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि वह निराश था और अस्वीकार किए जाने पर गुस्से में था। जल्द ही उन्होंने अकेले ही जंक्शन ट्रांजिस्टर के सिद्धांत का गठन किया। यह उपकरण कई मायनों में बिंदु संपर्क ट्रांजिस्टर से बेहतर है।
नई दुनिया का जन्म
जबकि बर्दीन ने अकादमिक बनने के लिए बेल लैब्स को छोड़ दिया (वे इलिनोइस विश्वविद्यालय में जर्मेनियम ट्रांजिस्टर और सुपरकंडक्टर्स का अध्ययन करने के लिए चले गए), ब्रेटन ने शिक्षण में आगे बढ़ने से पहले कुछ समय के लिए काम किया। शॉक्ले ने अपनी खुद की ट्रांजिस्टर निर्माण कंपनी शुरू की और एक अनोखी जगह बनाई - सिलिकॉन वैली। यह कैलिफोर्निया में पालो ऑल्टो के आसपास एक संपन्न क्षेत्र है जहां प्रमुख इलेक्ट्रॉनिक्स निगम स्थित हैं। उनके दो कर्मचारियों, रॉबर्ट नॉयस और गॉर्डन मूर ने दुनिया के सबसे बड़े चिप निर्माता इंटेल की स्थापना की।
बारडीन, ब्रेटन और शॉक्ले 1956 में संक्षिप्त रूप से फिर से मिले जब उन्हें उनकी खोज के लिए दुनिया का सर्वोच्च वैज्ञानिक पुरस्कार, भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।
पेटेंट कानून
मूल बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर डिजाइन जून 1948 में (मूल खोज के लगभग छह महीने बाद) जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रैटन द्वारा दायर एक अमेरिकी पेटेंट में उल्लिखित है। पेटेंट 3 अक्टूबर 1950 को जारी किया गयावर्ष का। एक साधारण पीएन ट्रांजिस्टर में पी-टाइप जर्मेनियम (पीला) की एक पतली शीर्ष परत और एन-टाइप जर्मेनियम (नारंगी) की निचली परत होती है। जर्मेनियम ट्रांजिस्टर में तीन पिन थे: एमिटर (ई, लाल), कलेक्टर (सी, नीला), और आधार (जी, हरा)।
सरल शब्दों में
एक ट्रांजिस्टर ध्वनि एम्पलीफायर के संचालन का सिद्धांत स्पष्ट हो जाएगा यदि हम पानी के नल के संचालन के सिद्धांत के साथ एक सादृश्य बनाते हैं: एमिटर एक पाइपलाइन है, और कलेक्टर एक नल है। यह तुलना यह समझाने में मदद करती है कि एक ट्रांजिस्टर कैसे काम करता है।
मान लीजिए कि ट्रांजिस्टर एक पानी का नल है। विद्युत धारा पानी की तरह काम करती है। ट्रांजिस्टर में तीन टर्मिनल होते हैं: बेस, कलेक्टर और एमिटर। आधार एक नल के हैंडल की तरह काम करता है, कलेक्टर नल में चलने वाले पानी की तरह काम करता है, और एमिटर एक छेद की तरह काम करता है जिससे पानी बहता है। नल के हैंडल को थोड़ा मोड़कर आप पानी के शक्तिशाली प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं। यदि आप नल के हैंडल को थोड़ा घुमाते हैं, तो पानी की प्रवाह दर काफी बढ़ जाएगी। यदि नल का हैंडल पूरी तरह से बंद है, तो पानी नहीं बहेगा। यदि आप घुंडी को पूरी तरह से घुमाते हैं, तो पानी बहुत तेजी से बहेगा।
ऑपरेशन सिद्धांत
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, जर्मेनियम ट्रांजिस्टर सर्किट होते हैं जो तीन संपर्कों पर आधारित होते हैं: एमिटर (ई), कलेक्टर (सी) और बेस (बी)। बेस कलेक्टर से एमिटर तक करंट को नियंत्रित करता है। संग्राहक से उत्सर्जक तक प्रवाहित होने वाली धारा, आधार धारा के समानुपाती होती है। एमिटर करंट, या बेस करंट, hFE के बराबर होता है। यह सेटअप कलेक्टर रेसिस्टर (RI) का उपयोग करता है। यदि धारा आईसी प्रवाहित होती हैRI, इस प्रतिरोधक के आर-पार एक वोल्टेज उत्पन्न होगा, जो Ic x RI के गुणनफल के बराबर है। इसका मतलब है कि ट्रांजिस्टर के पार वोल्टेज है: E2 - (RI x Ic)। Ic लगभग Ie के बराबर है, इसलिए यदि IE=hFE x IB है, तो Ic भी hFE x IB के बराबर है। इसलिए, प्रतिस्थापन के बाद, ट्रांजिस्टर (E) के आर-पार वोल्टेज E2 (RI x le x hFE) है।
कार्य
ट्रांजिस्टर ऑडियो एम्पलीफायर एम्पलीफिकेशन और स्विचिंग फंक्शन पर बनाया गया है। रेडियो को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, एक रेडियो को वातावरण से प्राप्त होने वाले सिग्नल बेहद कमजोर होते हैं। रेडियो इन संकेतों को स्पीकर आउटपुट के माध्यम से बढ़ाता है। यह "बूस्ट" फ़ंक्शन है। इसलिए, उदाहरण के लिए, जर्मेनियम ट्रांजिस्टर gt806 पल्स डिवाइस, कन्वर्टर्स और करंट और वोल्टेज स्टेबलाइजर्स में उपयोग के लिए है।
एनालॉग रेडियो के लिए, केवल सिग्नल को बढ़ाने से स्पीकर ध्वनि उत्पन्न करेंगे। हालाँकि, डिजिटल उपकरणों के लिए, इनपुट तरंग को बदलना होगा। कंप्यूटर या एमपी3 प्लेयर जैसे डिजिटल डिवाइस के लिए, ट्रांजिस्टर को सिग्नल स्थिति को 0 या 1 पर स्विच करना चाहिए। यह "स्विचिंग फ़ंक्शन" है
आप ट्रांजिस्टर नामक अधिक जटिल घटक पा सकते हैं। हम बात कर रहे हैं लिक्विड सिलिकॉन इनफिल्ट्रेशन से बने इंटीग्रेटेड सर्किट की।
सोवियत सिलिकॉन वैली
सोवियत काल में, 60 के दशक की शुरुआत में, ज़ेलेनोग्राड शहर इसमें माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक केंद्र के संगठन के लिए एक स्प्रिंगबोर्ड बन गया। सोवियत इंजीनियर शचिगोल एफ.ए. ने 2T312 ट्रांजिस्टर और इसके एनालॉग 2T319 को विकसित किया, जो बाद में बन गयाहाइब्रिड सर्किट का मुख्य घटक। यह वह व्यक्ति था जिसने यूएसएसआर में जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के उत्पादन की नींव रखी थी।
1964 में, रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ प्रिसिजन टेक्नोलॉजीज के आधार पर, एंगस्ट्रेम प्लांट ने एक चिप पर 20 तत्वों के साथ पहला आईसी-पथ एकीकृत सर्किट बनाया, जो प्रतिरोधक कनेक्शन के साथ ट्रांजिस्टर के संयोजन का कार्य करता है।. उसी समय, एक और तकनीक दिखाई दी: पहला फ्लैट ट्रांजिस्टर "प्लेन" लॉन्च किया गया।
1966 में, पल्सर रिसर्च इंस्टीट्यूट में फ्लैट इंटीग्रेटेड सर्किट के उत्पादन के लिए पहला प्रायोगिक स्टेशन संचालित होना शुरू हुआ। NIIME में, डॉ. वालिव के समूह ने लॉजिक इंटीग्रेटेड सर्किट के साथ लीनियर रेसिस्टर्स का निर्माण शुरू किया।
1968 में, पल्सर रिसर्च इंस्टीट्यूट ने KD910, KD911, KT318 थिन-फिल्म ओपन-फ्रेम फ्लैट ट्रांजिस्टर हाइब्रिड IC के पहले भाग का उत्पादन किया, जो संचार, टेलीविजन, रेडियो प्रसारण के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
बड़े पैमाने पर उपयोग वाले डिजिटल आईसी (टाइप 155) के साथ रैखिक ट्रांजिस्टर डीओई अनुसंधान संस्थान में विकसित किए गए थे। 1969 में, सोवियत भौतिक विज्ञानी Zh. I. Alferov ने गैलियम आर्सेनाइड प्रणाली पर आधारित हेटरोस्ट्रक्चर में इलेक्ट्रॉन और प्रकाश प्रवाह को नियंत्रित करने के सिद्धांत को दुनिया के सामने खोजा।
अतीत बनाम भविष्य
पहला सीरियल ट्रांजिस्टर जर्मेनियम पर आधारित थे। पी-टाइप और एन-टाइप जर्मेनियम एक जंक्शन ट्रांजिस्टर बनाने के लिए एक साथ जुड़े हुए थे।
अमेरिकी कंपनी फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर ने 1960 के दशक में प्लानर प्रक्रिया का आविष्कार किया था। यहाँ ट्रांजिस्टर के उत्पादन के लिएऔद्योगिक पैमाने पर पुनरुत्पादन में सुधार के लिए सिलिकॉन और फोटोलिथोग्राफी का उपयोग किया गया है। इससे एकीकृत परिपथों का विचार आया।
जर्मेनियम और सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के बीच महत्वपूर्ण अंतर इस प्रकार हैं:
- सिलिकॉन ट्रांजिस्टर बहुत सस्ते होते हैं;
- सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का थ्रेशोल्ड वोल्टेज 0.7V है जबकि जर्मेनियम का थ्रेशोल्ड वोल्टेज 0.3V है;
- सिलिकॉन लगभग 200°C, जर्मेनियम 85°C; तापमान को सहन करता है
- सिलिकॉन लीकेज करंट को nA में मापा जाता है, जर्मेनियम के लिए mA में;
- PIV Si, Ge से बड़ा है;
- Ge संकेतों में छोटे बदलावों का पता लगा सकता है इसलिए वे अपनी उच्च संवेदनशीलता के कारण सबसे "संगीतमय" ट्रांजिस्टर हैं।
ऑडियो
एनालॉग ऑडियो उपकरण पर उच्च-गुणवत्ता वाली ध्वनि प्राप्त करने के लिए, आपको निर्णय लेने की आवश्यकता है। क्या चुनें: जर्मेनियम ट्रांजिस्टर पर आधुनिक एकीकृत सर्किट (आईसी) या यूएलएफ?
ट्रांजिस्टर के शुरुआती दिनों में, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने उस सामग्री पर बहस की जो उपकरणों के नीचे होगी। आवर्त सारणी के तत्वों में से कुछ कंडक्टर हैं, अन्य इंसुलेटर हैं। लेकिन कुछ तत्वों में एक दिलचस्प गुण होता है जो उन्हें अर्धचालक कहलाने की अनुमति देता है। सिलिकॉन एक अर्धचालक है और आज निर्मित लगभग सभी ट्रांजिस्टर और एकीकृत परिपथों में इसका उपयोग किया जाता है।
लेकिन इससे पहले कि सिलिकॉन को ट्रांजिस्टर बनाने के लिए उपयुक्त सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जाता था, इसे जर्मेनियम से बदल दिया गया था।जर्मेनियम पर सिलिकॉन का लाभ मुख्य रूप से उच्च लाभ के कारण था जिसे प्राप्त किया जा सकता था।
हालांकि विभिन्न निर्माताओं के जर्मेनियम ट्रांजिस्टर में अक्सर एक-दूसरे से अलग-अलग विशेषताएं होती हैं, कुछ प्रकारों को गर्म, समृद्ध और गतिशील ध्वनि उत्पन्न करने वाला माना जाता है। ध्वनियाँ कुरकुरे और असमान से लेकर मफ़ल्ड और बीच-बीच में सपाट हो सकती हैं। निस्संदेह, ऐसा ट्रांजिस्टर एक प्रवर्धक उपकरण के रूप में आगे के अध्ययन के योग्य है।
कार्रवाई के लिए सलाह
रेडियो घटकों को ख़रीदना एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें आप अपने काम के लिए अपनी ज़रूरत की हर चीज़ पा सकते हैं। विशेषज्ञ क्या कहते हैं?
कई रेडियो शौकिया और उच्च गुणवत्ता वाली ध्वनि के पारखी के अनुसार, P605, KT602, KT908 श्रृंखला को सबसे संगीत ट्रांजिस्टर के रूप में मान्यता प्राप्त है।
स्टेबलाइजर्स के लिए, सीमेंस, फिलिप्स, टेलीफंकन से AD148, AD162 श्रृंखला का उपयोग करना बेहतर है।
समीक्षाओं को देखते हुए, जर्मेनियम ट्रांजिस्टर का सबसे शक्तिशाली - GT806, यह P605 श्रृंखला की तुलना में जीतता है, लेकिन समयबद्ध आवृत्ति के संदर्भ में, बाद वाले को वरीयता देना बेहतर है। यह KT851 और KT850, साथ ही क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर KP904 के प्रकार पर ध्यान देने योग्य है।
P210 और ASY21 प्रकारों की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि उनमें वास्तव में खराब ध्वनि विशेषताएँ होती हैं।
गिटार
यद्यपि जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के विभिन्न ब्रांडों में अलग-अलग विशेषताएं होती हैं, लेकिन इन सभी का उपयोग गतिशील, समृद्ध और अधिक सुखद ध्वनि बनाने के लिए किया जा सकता है। वे गिटार की आवाज़ बदलने में मदद कर सकते हैंस्वरों की एक विस्तृत श्रृंखला में, तीव्र, मौन, कठोर, चिकना, या इनमें से एक संयोजन सहित। कुछ उपकरणों में, गिटार संगीत को एक बेहतरीन वादन, अत्यंत मूर्त और मृदु ध्वनि देने के लिए इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
जर्मेनियम ट्रांजिस्टर का प्रमुख नुकसान क्या है? बेशक, उनका अप्रत्याशित व्यवहार। विशेषज्ञों के अनुसार, बार-बार परीक्षण के बाद आपके लिए सही ट्रांजिस्टर खोजने के लिए, रेडियो घटकों की एक भव्य खरीद करना आवश्यक होगा, अर्थात सैकड़ों ट्रांजिस्टर खरीदना होगा। इस कमी की पहचान स्टूडियो इंजीनियर और संगीतकार ज़ाचरी वेक्स ने विंटेज ध्वनि प्रभाव ब्लॉकों की खोज के दौरान की थी।
Vex ने कुछ निश्चित अनुपातों में मूल फ़ज़ इकाइयों को मिलाकर गिटार संगीत की ध्वनि को स्पष्ट करने के लिए फ़ज़ गिटार प्रभाव इकाइयाँ बनाना शुरू किया। उन्होंने इन ट्रांजिस्टरों का उपयोग सर्वश्रेष्ठ संयोजन प्राप्त करने की उनकी क्षमता का परीक्षण किए बिना किया, पूरी तरह से भाग्य पर भरोसा किया। अंत में, उन्हें उनकी अनुपयुक्त ध्वनि के कारण कुछ ट्रांजिस्टर को छोड़ने के लिए मजबूर होना पड़ा और उन्होंने अपने कारखाने में जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के साथ अच्छे फ़ज़ ब्लॉक का उत्पादन करना शुरू कर दिया।
