✖


Jump to content

Кристаллический детектор

Эта статья об исторических кристаллических детекторах. Информацию о современных кварцевых детекторах см. в разделе «Диод § Радиодемодуляция» .
Детектор кошачьих усов Galena, использовавшийся в первых кристаллических радиоприемниках
Прецизионный кристаллический детектор с кристаллом железного пирита , использовавшийся в коммерческих радиостанциях, 1914 год. Кристалл находится внутри металлической капсулы под вертикальной иглой (справа) . Листовые пружины и винт с накатанной головкой позволяют точно регулировать давление иглы на кристалл.

Кристаллический детектор — это устаревший электронный компонент , используемый в некоторых радиоприемниках начала 20-го века , который состоит из куска кристаллического минерала , который выпрямляет радиосигнал переменного тока . [1] Он использовался в качестве детектора ( демодулятора ) для извлечения сигнала аудиомодуляции из модулированной несущей для воспроизведения звука в наушниках. [2] Это был первый тип полупроводникового диода . [3] и одно из первых полупроводниковых электронных устройств . [4] Самым распространенным типом был так называемый детектор «кошачьих усов» , который состоял из куска кристаллического минерала, обычно галенита ( сульфида свинца ), с тонкой проволокой, касающейся его поверхности. [1] [4] [5]

«Асимметричная проводимость» электрического тока через электрические контакты между кристаллом и металлом была открыта в 1874 году Карлом Фердинандом Брауном . [6] Кристаллы были впервые использованы в качестве детекторов радиоволн в 1894 году Джагадишем Чандрой Босом в его микроволновых экспериментах. [7] [8] Бозе впервые запатентовал кристаллический детектор в 1901 году. [9] Кристаллический детектор был разработан в качестве практического радиокомпонента главным образом Г. В. Пикардом , [4] [10] [11] который открыл кристаллическое выпрямление в 1902 году и нашел сотни кристаллических веществ, которые можно было использовать для формирования выпрямляющих переходов. [2] [12] Физические принципы, по которым они работали, не были понятны в то время, когда они использовались. [13] но последующие исследования этих примитивных полупроводниковых переходов с точечным контактом в 1930-х и 1940-х годах привели к развитию современной полупроводниковой электроники . [1] [4] [14] [15]

Радиоприемники без усиления , в которых использовались кристаллические детекторы, называются кристаллическими радиоприемниками . [16] Кристаллическое радио было первым типом радиоприемника, который использовался широкой публикой. [14] и стал наиболее широко используемым типом радио до 1920-х годов. [17] Он устарел с разработкой ламповых приемников примерно в 1920 году. [1] [14] но продолжал использоваться до Второй мировой войны и сегодня остается обычным образовательным проектом благодаря своей простой конструкции.

Операция

[ редактировать ]
Схема, показывающая, как работает кристаллический детектор

Контакт между двумя разнородными материалами на поверхности полупроводникового кристалла детектора образует грубый полупроводниковый диод , который действует как выпрямитель , хорошо проводя электрический ток только в одном направлении и сопротивляясь току, протекающему в другом направлении. [2] В кристаллическом радиоприемнике он был включен между настроенной цепью , пропускающей колебательный ток, наведенный в антенне от нужной радиостанции, и наушником. Его функция заключалась в том, чтобы действовать как демодулятор , выпрямляя радиосигнал, преобразуя его из переменного тока в пульсирующий постоянный ток , выделяя звуковой сигнал ( модуляцию ) из несущей радиочастотной волны . [2] [4] Демодулятор AM, который работает таким образом, выпрямляя модулированную несущую, называется детектором огибающей. Ток звуковой частоты, создаваемый детектором, проходил через наушники, наушников вызывая вибрацию диафрагмы , толкая воздух и создавая звуковые волны .

(A) На этом графике показан амплитудно-модулированный радиосигнал от настроенной схемы приемника, который подается в виде напряжения на контакты детектора. Быстрые колебания представляют собой несущую радиочастотную волну . Звуковой сигнал (звук) содержится в медленных изменениях ( модуляции ) размера волн. Если бы этот сигнал был подан непосредственно на наушник, его нельзя было бы преобразовать в звук, поскольку отклонения звука одинаковы по обе стороны от оси, а их среднее значение равно нулю, что не привело бы к отсутствию чистого движения диафрагмы наушника.
(B) На этом графике показан ток через кварцевый детектор, который подается на наушники и байпасный конденсатор. Кристалл проводит ток только в одном направлении, отсекая колебания на одной стороне сигнала, оставляя пульсирующий постоянный ток, амплитуда которого в среднем не равна нулю, а меняется в зависимости от аудиосигнала.
(C) На этом графике показан ток, проходящий через наушники. Развязывающий конденсатор на разъемах наушников в сочетании с собственным прямым сопротивлением диода создает фильтр нижних частот , который сглаживает форму сигнала, удаляя импульсы несущей радиочастоты и оставляя аудиосигнал. Когда этот переменный ток проходит через пьезоэлектрический кристалл наушника, он заставляет кристалл деформироваться (изгибаться), отклоняя диафрагму наушника; Различные отклонения диафрагмы заставляют ее вибрировать и производить звуковые волны ( акустические волны ). Если вместо этого используются наушники со звуковой катушкой, переменный ток из фильтра нижних частот течет через звуковую катушку, создавая переменное магнитное поле, которое тянет и толкает диафрагму наушника, снова заставляя ее вибрировать и производить звук.
Схема простого кристаллического радиоприемника. Кварцевый детектор подключен между настроенной схемой L, C1 и наушником E. D C2 — обходной конденсатор.
Иллюстрированная схема 1922 года, показывающая схему кристаллического радиоприемника с кошачьими усами. В этой общей схеме не использовался настроечный конденсатор , а использовалась емкость антенны для формирования настроенной цепи с катушкой.

В кристаллических радиоприемниках не было усилительных компонентов для увеличения громкости радиосигнала; звуковая мощность, производимая наушником, исходила исключительно от радиоволн принимаемой радиостанции, перехватываемых антенной. Таким образом, чувствительность детектора была основным фактором, определяющим чувствительность и дальность приема приемника, что стимулировало множество исследований по поиску чувствительных детекторов.

Помимо основного применения в кристаллических радиоприемниках, кристаллические детекторы также использовались в качестве детекторов радиоволн в научных экспериментах, в которых выходной постоянный ток детектора регистрировался чувствительным гальванометром , а также в испытательных приборах, таких как волномеры, используемые для калибровки частота радиопередатчиков . [18]

Типы

[ редактировать ]

Кристаллический детектор представлял собой электрический контакт между поверхностью полупроводникового кристаллического минерала и металлом или другим кристаллом. [2] [4] Поскольку на момент их разработки никто не знал, как они работают, кристаллические детекторы развивались методом проб и ошибок. Конструкция детектора зависела от типа используемого кристалла, поскольку было обнаружено, что разные минералы различаются по площади контакта и давлению на поверхность кристалла, необходимому для создания чувствительного выпрямляющего контакта. [2] [19] Кристаллы, требующие легкого давления, такие как галенит, использовались с проволочным контактом «кошачий ус»; кремний использовался с более тяжелым точечным контактом, тогда как карбид кремния ( карборунд ) выдерживал самое сильное давление. [2] [19] [20] В другом типе использовались два кристалла разных минералов, соприкасающиеся поверхностями, наиболее распространенным из которых является детектор «Перикон». Поскольку детектор работал только при контакте с определенными точками поверхности кристалла, точку контакта почти всегда делали регулируемой. Ниже приведены основные категории кристаллических детекторов, использовавшихся в начале 20 века:

Детектор кошачьих усов

[ редактировать ]
Детектор кошачьих усов Galena из кристаллического радиоприемника 1920-х годов.
Детектор кошачьих усов с использованием кристалла железного пирита
Детектор галенита в дешевом кристаллическом радиоприемнике 1930-х годов.
Популярная форма в портативных радиоприемниках: кристалл защищен внутри стеклянной трубки.

Запатентовано Карлом Фердинандом Брауном и Гринлифом Уиттиером Пикардом. [5] в 1906 году это был самый распространенный тип кристаллического детектора, в основном использовавшийся с галенитом. [21] [22] но и другие кристаллы. Он представлял собой кусок кристаллического минерала размером с горошину в металлическом держателе, к поверхности которого прикасалась тонкая металлическая проволока или игла («кошачий ус»). [2] [4] [20] [23] Контакт между кончиком проволоки и поверхностью кристалла образовывал грубый нестабильный точечный контакт металл-полупроводник , образуя диод с барьером Шоттки . [4] [24] Усы проволоки являются анодом , а кристалл — катодом ; ток может течь из проволоки в кристалл, но не в другом направлении.

Только определенные участки на поверхности кристалла выполняли функцию выпрямляющих переходов. [4] [19] Устройство было очень чувствительно к точной геометрии и давлению контакта между проволокой и кристаллом, и контакт мог быть нарушен малейшей вибрацией. [4] [6] [13] Поэтому перед каждым использованием приходилось методом проб и ошибок находить подходящую точку контакта. [4] Проволока подвешивалась к подвижному рычагу и тянулась пользователем по поверхности кристалла до тех пор, пока устройство не начало функционировать. [19] В кристаллическом радио пользователь, если возможно, настраивал радио на местную станцию ​​с сильным сигналом, а затем настраивал кошачьи усы до тех пор, пока шум станции или радио (статический шипящий шум). в наушниках радио не раздавался [25] Это требовало определенных навыков и большого терпения. [6] Альтернативный метод настройки заключался в использовании электромеханического зуммера с батарейным питанием , подключенного к заземляющему проводу радиостанции или индуктивно связанного с катушкой настройки, для генерации тестового сигнала. [25] [26] Искра, создаваемая контактами зуммера, действовала как слабый радиопередатчик , радиоволны которого могли быть приняты детектором, поэтому, когда на кристалле было обнаружено выпрямляющее пятно, в наушниках можно было услышать жужжание, после чего зуммер включался. выключенный.

Детектор состоял из двух частей, установленных рядом друг с другом на плоском непроводящем основании: кристаллического минерала, образующего полупроводниковую сторону перехода, и «кошачьего уса», пружинистого куска тонкой металлической проволоки, образующего металлическую сторону перехода.

  • Кристалл :
    Кристаллы галенита проданы для использования в кристаллических детекторах, Польша, 1930-е годы.
    Наиболее распространенным кристаллом был галенит ( сульфид свинца , PbS), широко распространенная свинцовая руда . Сорт продавался под названием «Лензит». [19] и «Герците». [4] [21] [22] Использовались и другие кристаллические минералы, наиболее распространенными из которых были железный пирит (сульфид железа, FeS 2 , «золото дураков», также продаваемый под торговыми названиями «Пирон»). [27] и «Феррон» [19] ), [2] [21] [23] молибденит ( дисульфид молибдена , MoS 2 ), [19] [21] [23] и церуссит ( карбонат свинца , PbCO 3 ) [21] Не все образцы кристалла функционировали в детекторе, часто приходилось перебирать несколько кусочков кристалла, чтобы найти активный. [19] Галенит с хорошими детекторными свойствами встречался редко и не имел достоверных визуальных характеристик, отличающих его. Грубый камешек детекторного минерала размером с горошину был помещен в металлическую чашку, образующую одну сторону контура. Электрический контакт между чашкой и кристаллом должен был быть хорошим, потому что этот контакт не должен действовать как второй выпрямительный переход, создавая два встречно-спутных диода, которые вообще препятствовали бы проведению тока устройства. [28] Для обеспечения хорошего контакта с кристаллом его либо зажимали установочными винтами, либо запаивали припоем . Поскольку относительно высокая температура плавления оловянно-свинцового припоя может повредить многие кристаллы, легкоплавкий сплав с низкой температурой плавления, значительно ниже 200 ° F (93 ° C), такой как металл Вуда . был использован [4] [19] [21] Одну поверхность оставили открытой, чтобы обеспечить контакт с проволокой из кошачьих усов.
  • Кошачий ус : проволока из фосфористой бронзы диаметром около 30 AWG / 0,25 мм обычно использовалась в качестве кошачьего уса, поскольку она имела достаточную упругость. [25] [27] [29] Он был установлен на регулируемом кронштейне с изолированной ручкой, так что всю открытую поверхность кристалла можно было исследовать со многих сторон в поисках наиболее чувствительного места. Кошачьи усы в самодельных детекторах обычно имели простую изогнутую форму, но у большинства профессиональных кошачьих усов посередине была спиральная часть, служившая пружиной. [30] Кристалл требовал правильного легкого давления со стороны проволоки; слишком большое давление заставило устройство проводить ток в обоих направлениях. [4] В прецизионных детекторах, предназначенных для радиотелеграфных станций, вместо «кошачьих усов» часто использовалась металлическая игла, установленная на листовой пружине с накатанной головкой для регулировки приложенного давления. С некоторыми кристаллами использовались золотые или серебряные иглы.

Карборундовый детектор

[ редактировать ]
Профессиональный карборундовый детектор, используемый на радиотелеграфных станциях.
Карборундовый детектор продан радиолюбителям, 1911 г.

Изобретён в 1906 году Генри Х.К. Данвуди . [31] [32] он состоял из куска карбида кремния (SiC, тогда известного под торговым названием карборунд ), зажатого между двумя плоскими металлическими контактами. [4] [19] [23] или смонтирован из легкоплавкого сплава в металлической чашке с контактом, состоящим из острия из закаленной стали, плотно прижатого к нему пружиной. [33] Карборунд, искусственный продукт электрических печей, произведенный в 1893 году, требовал более сильного давления, чем контакт с кошачьими усами. [2] [4] [19] [33] Карборундовый детектор был популярен. [21] [33] потому что его прочный контакт не требует повторной настройки каждый раз, когда он используется, как деликатные устройства с кошачьими усами. [2] [19] [23] Некоторые карборундовые детекторы были отрегулированы на заводе, а затем опломбированы и не требовали настройки пользователем. [2] Он не был чувствителен к вибрации и поэтому использовался на корабельных радиостанциях, где корабль раскачивал волны, а также на военных станциях, где можно было ожидать вибрации от артиллерийского огня. [4] [19] Еще одним преимуществом было то, что он был устойчив к сильным токам и не мог «сгореть» атмосферным электричеством антенны. [2] Поэтому это был наиболее распространенный тип, используемый на коммерческих радиотелеграфных станциях. [33]

Карбид кремния представляет собой полупроводник с широкой запрещенной зоной 3 эВ, поэтому, чтобы сделать детектор более чувствительным, прямого смещения к переходу обычно прикладывалось напряжение в несколько вольт с помощью батареи и потенциометра . [19] [23] [33] [32] Напряжение регулировали потенциометром до тех пор, пока звук в наушниках не стал самым громким. Смещение переместило рабочую точку устройства к изогнутому «колену» кривой ток-напряжение , что дало наибольший выпрямленный ток. [19]

Оригинальный кремниевый детектор Пикарда 1906 года.
Кремний-сурьмяный детектор, используемый на военно-морских радиостанциях в 1919 году. Кремниевый кристалл установлен на регулируемом столике, который можно перемещать в двух измерениях с помощью микрометрических ручек (справа), чтобы найти чувствительное место.

Кремниевый детектор

[ редактировать ]

Запатентован и впервые изготовлен в 1906 году компанией Pickard. [10] [32] это был первый тип кристаллического детектора, выпускавшийся на коммерческой основе. [11] Кремний требовал большего давления, чем контакт с кошачьими усами, хотя и не такой сильный, как карборунд. [19] Плоский кусок кремния помещали в легкоплавкий сплав в металлическую чашку и металлическое острие, обычно латунное или золотое . прижимали к нему пружиной [23] [34] Поверхность кремния обычно шлифовалась и полировалась. Кремний также использовался с сурьмой. [19] и мышьяк [27] контакты. Кремниевый детектор был популярен, поскольку имел почти те же преимущества, что и карборунд; его прочный контакт не мог быть нарушен вибрацией, и он не требовал батареи смещения, поэтому он нашел широкое применение на коммерческих и военных радиотелеграфных станциях. [19]

Детекторы кристалл-к-кристаллу

[ редактировать ]
(слева) Цинкит-халькопиритовый детектор «Перикон», ок. 1912 г. , изготовлен фирмой Пикарда Wireless Specialty Apparatus Co. (справа) Другая форма контактного детектора кристалл-к-кристалл, выполненная в виде герметичного подключаемого блока, ок. 1919 год

Другая категория - это детекторы, в которых использовались два разных кристалла, соприкасающиеся поверхностями, образующие контакт кристалл-к-кристаллу. [4] [23] Детектор «Перикон», изобретенный Пикардом в 1908 году. [35] был самым распространенным. Перикон расшифровывался как « PER fect p I c K ard c ON tact». [4] Он состоял из двух кристаллов в металлических держателях, установленных лицом к лицу. Один кристалл представлял собой цинкит ( оксид цинка , ZnO), другой — сульфид меди и железа, либо борнит (Cu 5 FeS 4 ), либо халькопирит (CuFeS 2 ). [19] [23] В коммерческом детекторе Пикарда (см. рисунок) множественные кристаллы цинкита были закреплены в легкоплавком сплаве в круглой чашке (справа) , а кристалл халькопирита был установлен в чашке на регулируемом кронштейне, обращенном к ней (слева) . Кристалл халькопирита продвигали вперед до тех пор, пока он не коснулся поверхности одного из кристаллов цинкита. Когда обнаруживалось чувствительное место, рычаг фиксировали на месте с помощью установочного винта. Было предоставлено несколько кусочков цинкита, потому что хрупкий кристалл цинкита мог быть поврежден чрезмерными токами и имел тенденцию «сгорать» из-за атмосферного электричества от проволочной антенны или токов, просачивающихся в приемник от мощных искровых передатчиков, использовавшихся в то время. Этот детектор также иногда использовался с небольшим напряжением прямого смещения около 0,2 В от батареи, чтобы сделать его более чувствительным. [19] [33]

Хотя цинкит-халькопирит «Перикон» был наиболее широко используемым детектором кристалл-кристалл, использовались и другие пары кристаллов. Цинкит использовался с углеродом, галенитом и теллуром . Кремний использовали с мышьяком , [27] сурьма [19] и кристаллы теллура .

История

[ редактировать ]
Графический символ, используемый для твердотельных диодов, возник как рисунок кристаллического детектора с точечным контактом. [36] [37]

В течение первых трех десятилетий радио, с 1888 по 1918 год, названных эрой беспроводного телеграфирования или «искровой» эрой, использовались примитивные радиопередатчики , называемые передатчиками с искровым разрядником , которые генерировали радиоволны с помощью электрической искры . [16] [38] Эти передатчики не могли генерировать непрерывные синусоидальные волны , которые используются для передачи звука (звука) в современных радиопередачах AM или FM. [39] Вместо этого передатчики с искровым разрядником передавали информацию по беспроводной телеграфии ; пользователь быстро включал и выключал передатчик, нажимая на телеграфный ключ , создавая импульсы радиоволн, которые записывали текстовые сообщения азбукой Морзе . Поэтому радиоприемникам той эпохи не нужно было демодулировать радиоволну, извлекать из нее звуковой сигнал , как это делают современные приемники, им нужно было просто обнаруживать наличие или отсутствие радиоволн, чтобы издавать звук в наушниках при радиоволна присутствовала для обозначения «точек» и «тире» азбуки Морзе. [1] Устройство, которое это делало, называлось детектором . Кристаллический детектор был самым успешным из многих детекторных устройств, изобретенных в то время.

Кристаллический детектор произошел от более раннего устройства, [40] первый примитивный детектор радиоволн, названный когерером , разработанный в 1890 году Эдуардом Бранли и использованный в первых радиоприемниках в 1894–96 годах Маркони и Оливером Лоджами . [4] [38] Созданный во многих формах, когерер состоял из электрического контакта с высоким сопротивлением, состоящего из соприкасающихся проводников с тонкой резистивной поверхностной пленкой, обычно оксидной, между ними. [38] Радиоволны изменили сопротивление контакта, заставив его проводить постоянный ток. Наиболее распространенная форма представляла собой стеклянную трубку с электродами на каждом конце, содержащую металлические опилки, контактирующие с электродами. [1] [4] До применения радиоволн это устройство имело высокое электрическое сопротивление — в мегаомном диапазоне. Когда радиоволна от антенны подавалась на электроды, опилки «слипались» или слипались вместе, а сопротивление когерера падало, в результате чего через него проходил постоянный ток от батареи, который звонил в звонок или оставлял отметку на бумажная лента, изображающая «точки» и «тире» азбуки Морзе. Большинство когереров приходилось механически отключать между каждым импульсом радиоволн, чтобы вернуть их в непроводящее состояние. [16] [38]

Когерер был очень плохим детектором, что побудило провести множество исследований по поиску более совершенных детекторов. [4] Он работал за счет сложных поверхностных эффектов тонкой пленки, поэтому ученые того времени не понимали, как он работает, за исключением смутного представления о том, что обнаружение радиоволн зависит от какого-то загадочного свойства «несовершенных» электрических контактов. [4] Исследователи, исследующие влияние радиоволн на различные типы «несовершенных» контактов с целью разработки более совершенных когереров, изобрели кристаллические детекторы. [40]

Эксперименты Брауна

[ редактировать ]

«Односторонняя проводимость» кристаллов была открыта Карлом Фердинандом Брауном , немецким физиком, в 1874 году в Вюрцбургском университете . [7] [41] Он изучал медный пирит (Cu 5 FeS 4 ), железный пирит (сульфид железа FeS 2 ), галенит (PbS) и сульфид меди-сурьмы (Cu 3 SbS 4 ). [42] Это было до того, как были открыты радиоволны, и Браун не применял эти устройства на практике, но интересовался нелинейной вольт-амперной характеристикой , которую демонстрировали эти сульфиды. Построив график зависимости тока от напряжения на контакте куска минерала, к которому прикоснулся проволочный кошачий ус, он обнаружил, что в результате получилась линия, которая была плоской для тока в одном направлении, но изогнута вверх для тока в другом направлении. прямой линии, показывающей, что эти вещества не подчиняются закону Ома . Из-за этой характеристики некоторые кристаллы имели вдвое большее сопротивление току в одном направлении, чем току в другом. В 1877 и 1878 годах он сообщил о дальнейших экспериментах с псиломеланом ( Ba,H
2О )
22Mn
5 О
10 . Браун провел исследования, которые исключили несколько возможных причин асимметричной проводимости, таких как электролитическое действие и некоторые типы термоэлектрических эффектов. [42]

Спустя тридцать лет после этих открытий, после экспериментов Бозе, Браун начал экспериментировать со своими кристаллическими контактами в качестве детекторов радиоволн. В 1906 году он получил в Германии патент на детектор галенитовых кошачьих усов, но слишком поздно получил патенты в других странах.

Эксперименты Бозе

[ редактировать ]
Детектор галенита Бозе из его патента 1901 года. Эта версия была намеренно создана так, чтобы выглядеть и функционировать как человеческое глазное яблоко с линзой, фокусирующей миллиметровые волны на контакте с галенитом.
Спектрометр миллиметровых волн Бозе, 1897 год. Детектор галенита находится внутри рупорной антенны (F) с винтом с накатанной головкой (t), который регулирует давление металлического наконечника на кристалл. Батарея (V) создает ток через детектор, измеряемый гальванометром (G).

Джагадиш Чандра Бос использовал кристаллы для обнаружения радиоволн в Калькуттском университете в своих экспериментах по микроволновой оптике на частоте 60 ГГц с 1894 по 1900 год. [43] [44] Как и другие ученые, начиная с Герца, Бозе исследовал сходство между радиоволнами и светом, повторяя классические оптические эксперименты с радиоволнами. [45] В качестве приемника он сначала использовал когерер, состоящий из стальной пружины, прижимающейся к металлической поверхности, через которую проходит ток. Неудовлетворенный этим детектором, Бозе около 1897 года измерил изменение удельного сопротивления десятков металлов и металлических соединений под воздействием микроволн. [44] [46] Он экспериментировал со многими веществами в качестве контактных детекторов, уделяя особое внимание галениту .

Его детекторы состояли из небольшого кристалла галенита с металлическим точечным контактом, прижатого к нему винтом с накатанной головкой, установленного внутри закрытого волновода , заканчивающегося рупорной антенной для сбора микроволн. [44] Бозе пропустил ток от батареи через кристалл и с помощью гальванометра измерил его . Когда микроволны попадали на кристалл, гальванометр регистрировал падение сопротивления детектора. В то время ученые думали, что детекторы радиоволн функционируют по какому-то механизму, аналогичному тому, как глаз обнаруживает свет, и Бозе обнаружил, что его детектор также чувствителен к видимому свету и ультрафиолету, что побудило его назвать его искусственной сетчаткой . Он запатентовал детектор 30 сентября 1901 года. [7] [9] Это часто считают первым патентом на полупроводниковое устройство.

Пикард: первые коммерческие детекторы

[ редактировать ]
Когерерный детектор «Микрофон» 1909 года, аналогичный обнаруженному Пикардом выпрямлению, широко использовался в первых приемниках. Он состоит из стальной иглы, опирающейся на два карбоновых блока. Причиной исправления мог быть полупроводниковый слой коррозии на стали.

Гринлиф Уиттьер Пикард, возможно, был человеком, ответственным за превращение кристаллического детектора в практичное устройство. Пикард, инженер компании American Wireless Telephone and Telegraph Co., изобрел выпрямляющий контактный детектор. [47] [48] открыл выпрямление радиоволн в 1902 году, экспериментируя с когерерным детектором, состоящим из стальной иглы, опирающейся на два угольных блока. [11] [12] [48] 29 мая 1902 года он работал на этом устройстве, прослушивая радиотелеграфную станцию. Для работы когерера требовался внешний источник тока, поэтому он подключил когерер и телефонный наушник последовательно с трехэлементной батареей, чтобы обеспечить питание для работы наушников. Раздраженный фоновым шумом «жарки», вызванным током, проходящим через углерод, он потянулся, чтобы вырезать из цепи два элемента батареи, чтобы уменьшить ток. [11] [12]

Жарка прекратилась, и сигналы, хотя и значительно ослабли, стали существенно четче благодаря освобождению от фонового микрофонного шума. Взглянув на свою схему, я, к своему великому удивлению, обнаружил, что вместо того, чтобы вырезать две ячейки, я вырезал все три; таким образом, телефонная диафрагма работала исключительно за счет энергии сигналов приемника. Контактный детектор, работающий без местной батареи, настолько противоречил всему моему предыдущему опыту, что... я сразу решил тщательно исследовать это явление. [11] [12]

Генерация аудиосигнала без батареи смещения постоянного тока заставила Пикарда понять, что устройство действует как выпрямитель. В течение следующих четырех лет Пикард провел исчерпывающий поиск, чтобы определить, какие вещества образуют наиболее чувствительные детекторные контакты, в конечном итоге протестировав тысячи минералов. [7] и обнаружил около 250 выпрямляющих кристаллов. [4] [11] [12] В 1906 году он получил образец плавленого кремния — искусственного продукта, недавно синтезированного в электрических печах, — и он превзошел все другие вещества. [11] [12] Он запатентовал кремниевый детектор 30 августа 1906 года. [7] [10] В 1907 году он основал компанию Wireless Specialty Products Co. по производству своих детекторов, и кремниевый детектор стал первым кристаллическим детектором, который продавался на коммерческой основе. [11] Пикард продолжил производство других детекторов, используя открытые им кристаллы; наиболее популярными из них были детектор железного пирита «Пирон» и детектор кристалл-к-кристалл цинкит - халькопирит «Перикон» в 1908 году, [35] что означало « PER fect p I c K ard c ON tact». [4]

Использование в эпоху беспроводной телеграфии

[ редактировать ]
Кристаллический приемник Marconi Type 106, выпускавшийся с 1915 по 1920 год. Детектор виден внизу справа. Пока триод не начал заменять его во время Первой мировой войны, кристаллический детектор был передовой технологией.

Гульельмо Маркони разработал первые практические передатчики и приемники беспроводной телеграфии в 1896 году, а радио начали использовать для связи примерно в 1899 году. Когерер использовался в качестве детектора в течение первых 10 лет, примерно до 1906 года. [17] В эпоху беспроводного телеграфа практически не было до 1920 года радиовещания ; радио служило службой обмена текстовыми сообщениями «точка-точка». До тех пор, пока триодные не начали использовать во время Первой мировой войны электронные лампы , радиоприемники не имели усиления и питались только радиоволнами, улавливаемыми их антеннами. [11] Радиосвязь на большие расстояния зависела от передатчиков большой мощности (до 1 МВт), огромных проволочных антенн и приемника с чувствительным детектором. [11]

Кристаллические детекторы были изобретены несколькими исследователями примерно в одно и то же время. [4] Браун начал экспериментировать с кристаллическими детекторами примерно в 1899 году, когда Бозе запатентовал свой детектор галенита. [7] Пикард изобрел свой кремниевый детектор в 1906 году. Также в 1906 году Генри Харрисон Чейз Данвуди , [49] генерал в отставке Корпуса связи армии США, запатентовал детектор из карбида кремния ( карборунда ), [31] [32] Браун запатентовал детектор по кошачьим усам в Германии. [50] и Л.В. Остин изобрел кремний-теллуровый детектор.

Примерно в 1907 году кристаллические детекторы заменили когерер и электролитический детектор и стали наиболее широко используемой формой радиодетекторов. [17] [51] До тех пор, пока во время Первой мировой войны не начали использовать триодные электронные лампы, кристаллы были лучшей технологией радиоприема, использовавшейся в сложных приемниках на станциях беспроводной телеграфии, а также в самодельных кварцевых радиоприемниках. [52] На трансокеанских радиотелеграфных станциях для приема трансатлантического телеграммного трафика использовались сложные кварцевые приемники с индуктивной связью, питаемые проволочными антеннами длиной в милю. [53] Было проведено много исследований в поисках лучших детекторов, и были опробованы многие типы кристаллов. [28] Целью исследователей было найти выпрямляющие кристаллы, которые были бы менее хрупкими и чувствительными к вибрации, чем галенит и пирит. Еще одним желаемым свойством была устойчивость к сильным токам; многие кристаллы станут нечувствительными под воздействием разрядов атмосферного электричества от наружной проволочной антенны или тока от мощного искрового передатчика, просачивающегося в приемник. Карборунд оказался лучшим из них; [33] это можно исправить, если надежно зажать между плоскими контактами. Поэтому карборундовые детекторы использовались на корабельных радиостанциях, где волны заставляли пол раскачиваться, и на военных станциях, где ожидалась стрельба. [4] [19]

В 1907–1909 годах Джордж Вашингтон Пирс из Гарварда провел исследование того, как работают кристаллические детекторы. [11] [42] Используя осциллограф, Брауна изготовленный на основе новой электронно-лучевой трубки , он получил первые изображения сигналов в работающем детекторе, доказав, что он действительно выпрямляет радиоволны. В ту эпоху, до появления современной физики твердого тела , большинство учёных считали, что кристаллические детекторы работают за счёт некоего термоэлектрического эффекта. [32] Хотя Пирс не открыл механизм его действия, он доказал, что существующие теории ошибочны; осциллограммы его осциллографа показали отсутствие фазовой задержки между напряжением и током в детекторе, что исключает тепловые механизмы. Пирс придумал название «кристаллический выпрямитель» .

Примерно между 1905 и 1915 годами были разработаны новые типы радиопередатчиков, производивших непрерывные синусоидальные волны : дуговой преобразователь (дуга Поульсена) и генератор переменного тока Александерсона . Они постепенно заменили старые искровые передатчики с затухающими волнами . Помимо большей дальности передачи, эти передатчики можно модулировать аудиосигналом . для передачи звука посредством амплитудной модуляции (АМ) Выяснилось, что в отличие от когерера выпрямляющее действие кристалл-детектора позволяет ему демодулировать радиосигнал АМ-диапазона, производя звук (звук). [16] Хотя другие детекторы, использовавшиеся в то время, электролитический детектор , клапан Флеминга и триод, также могли выпрямлять AM-сигналы, кристаллы были самым простым и дешевым AM-детектором. [16] Поскольку после Первой мировой войны все больше и больше радиостанций начали экспериментировать с передачей звука, растущее сообщество радиослушателей построило или купило кристаллические радиоприемники, чтобы слушать их. [16] [54] Использование продолжало расти до 1920-х годов, когда их заменили ламповые радиоприемники. [16] [54]

Кристодин: диоды с отрицательным сопротивлением.

[ редактировать ]
отрицательного сопротивления, Диодный генератор построенный Хьюго Гернсбаком в 1924 году по заданию Лосева. Цинкитовый точечный контактный диод, служащий активным устройством, имеет маркировку (9).

Некоторые полупроводниковые диоды обладают свойством, называемым отрицательным сопротивлением , что означает, что ток через них уменьшается по мере увеличения напряжения на части их ВАХ . Это позволяет диоду, обычно пассивному устройству, работать как усилитель или генератор . Например, при подключении к резонансному контуру и подаче постоянного напряжения отрицательное сопротивление диода может нейтрализовать положительное сопротивление цепи, создавая цепь с нулевым сопротивлением переменному току, в которой возникают самопроизвольные колебательные токи. Это свойство было впервые обнаружено в кристаллических детекторах около 1909 года Уильямом Генри Экклсом. [55] [56] и Пикард. [12] [57] Они заметили, что когда на их детекторы подавалось постоянное напряжение для повышения чувствительности, они иногда начинали спонтанные колебания. [57] Однако эти исследователи просто опубликовали краткие отчеты и не преследовали эффекта.

Первым, кто практически использовал отрицательное сопротивление, был российский физик-самоучка Олег Лосев , посвятивший свою карьеру исследованию кристаллических детекторов. В 1922 году, работая в новой Нижегородской радиолаборатории, он обнаружил отрицательное сопротивление в смещенных цинкита ( оксида цинка ). точечных контактных переходах [57] [58] [59] [60] [61] Он понял, что усиливающие кристаллы могут стать альтернативой хрупким, дорогим и энергозатратным электронным лампам. Он использовал смещенные кристаллические переходы с отрицательным сопротивлением для создания твердотельных усилителей , генераторов , а также усиливающих и регенеративных радиоприемников за 25 лет до изобретения транзистора. [55] [59] [61] [62] Позже он даже построил супергетеродинный приемник . [61] Однако его достижения были упущены из виду из-за успеха электронных ламп. назвал его технологию «Кристодин». Научный издатель Хьюго Гернсбак [62] один из немногих людей на Западе, кто обратил на это внимание. Через десять лет он отказался от исследований этой технологии, и о ней забыли. [61]

Диод с отрицательным сопротивлением был заново открыт с изобретением туннельного диода в 1957 году, за что Лео Эсаки получил Нобелевскую премию по физике 1973 года . Сегодня диоды с отрицательным сопротивлением, такие как диод Ганна и диод IMPATT, широко используются в качестве микроволновых генераторов в таких устройствах, как радары и устройства открывания гаражных ворот .

Открытие светоизлучающего диода (LED)

[ редактировать ]

В 1907 году британский инженер Маркони Генри Джозеф Раунд заметил, что когда постоянный ток пропускался через точечный контактный переход из карбида кремния (карборунда), в точке контакта испускалось пятно зеленоватого, голубоватого или желтоватого света. [63] Раунд сконструировал светоизлучающий диод (LED). Однако он только что опубликовал краткую заметку из двух абзацев об этом и не провел дальнейших исследований. [64]

Исследуя кристаллические детекторы в середине 1920-х годов в Нижнем Новгороде, Олег Лосев независимо обнаружил, что смещенные соединения карборунда и цинкита излучают свет. [63] Лосев был первым, кто проанализировал это устройство, исследовал источник света, предложил теорию его работы и наметил практическое применение. [63] Свои эксперименты он опубликовал в 1927 году в русском журнале. [65] и 16 статей, которые он опубликовал о светодиодах между 1924 и 1930 годами, представляют собой всестороннее исследование этого устройства. Лосев провел обширные исследования механизма излучения света. [61] [63] [66] Он измерил скорость испарения бензина с поверхности кристалла и обнаружил, что оно не ускоряется при излучении света, заключив, что люминесценция была «холодным» светом, не вызванным тепловыми эффектами. [61] [66] Он правильно предположил, что объяснение излучения света находится в новой науке квантовой механике . [61] предполагая, что это обратный фотоэлектрический эффект, открытый Альбертом Эйнштейном в 1905 году. [63] [67] Он написал об этом Эйнштейну, но не получил ответа. [63] [67] Лосев разработал практичные карборундовые электролюминесцентные лампы, но не нашел никого, кто был бы заинтересован в коммерческом производстве этих слабых источников света.

Лосев погиб во время Великой Отечественной войны. Отчасти из-за того, что его статьи были опубликованы на русском и немецком языках, а отчасти из-за отсутствия у него репутации (его происхождение из высшего сословия не позволяло ему получить высшее образование или карьерный рост в советском обществе, поэтому он никогда не занимал официальную должность выше, чем техник). ) его работы мало известны на Западе. [63]

Использование в эпоху вещания

[ редактировать ]
Семья слушает первые радиопередачи по кристаллическому радио в 1922 году. Поскольку кристаллические радиоприемники не могут работать с громкоговорителями, им приходится использовать общие наушники.
После 1920 года кристаллическое радио стало дешевой альтернативой радио для молодежи и бедных.
Картриджный карборундовый детектор (вверху) с батареей смещения, используемый в ламповом радиоприемнике с 1925 года.

В 1920-х годах усилительная триодная электронная лампа , изобретенная в 1907 году Ли Де Форестом , заменила более ранние технологии как в радиопередатчиках, так и в приемниках. [68] AM -радиовещание спонтанно возникло примерно в 1920 году, и прослушивание радио превратилось в чрезвычайно популярное времяпрепровождение. Первоначальной аудиторией новых радиовещательных станций, вероятно, были в основном владельцы кристаллических радиоприемников. [16] Но из-за отсутствия усиления кристаллические радиоприемники приходилось слушать через наушники, и они могли принимать только близлежащие местные станции. Усилительные радиоприемники на электронных лампах, массовое производство которых началось в 1921 году, имели большую дальность приема, не требовали суетливой регулировки кошачьих усов и производили достаточную выходную мощность звука для работы громкоговорителей , что позволяло всей семье комфортно слушать вместе или потанцевать под музыку эпохи джаза. [16]

Таким образом, в 1920-е годы ламповые приемники заменили кварцевые радиоприемники во всех семьях, кроме бедных. [7] [16] [69] Коммерческие и военные станции беспроводной телеграфии уже перешли на более чувствительные ламповые приемники. Вакуумные лампы временно положили конец исследованиям кристаллических детекторов. Нестабильное и ненадежное действие кристаллического детектора всегда было препятствием для его принятия в качестве стандартного компонента коммерческого радиооборудования. [1] и был одной из причин его быстрой замены. Фредерик Зейтц, один из первых исследователей полупроводников, писал: [13]

Такая изменчивость, граничащая с тем, что казалось мистическим, отравляла раннюю историю кристаллических детекторов и заставила многих экспертов по электронным лампам более позднего поколения считать искусство выпрямления кристаллов почти постыдным.

Кристаллическое радио стало дешевым альтернативным приемником, используемым в чрезвычайных ситуациях и людьми, которые не могли позволить себе ламповые радиоприемники: [7] подростки, бедняки и жители развивающихся стран. [54] Создание набора кристаллов оставалось популярным образовательным проектом по знакомству людей с радио, используемым такими организациями, как бойскауты . [16] Галенитовый детектор, наиболее широко используемый тип среди любителей. [4] с этого момента стал практически единственным детектором, используемым в кристаллических радиоприемниках. [21] [22] Карборундовый переход использовался в качестве детектора в первых радиоламповых радиоприемниках, поскольку он был более чувствительным, чем детектор утечки на триодной сетке . Кристальные радиостанции использовались в качестве резервных радиостанций на кораблях. Во время Второй мировой войны в оккупированной нацистами Европе радио использовалось группами Сопротивления как легко сконструированное и легко скрываемое тайное радио. [54] После Второй мировой войны развитие современных полупроводниковых диодов окончательно сделало галенитовый детектор «кошачьи усы» устаревшим. [54]

Развитие теории выпрямления полупроводников.

[ редактировать ]

Полупроводниковые устройства, такие как кристаллический детектор, работают по квантовой механики принципам ; их действие не может быть объяснено классической физикой . Рождение квантовой механики в 1920-е годы стало необходимой основой для развития физики полупроводников в 1930-е годы, когда физики пришли к пониманию того, как работает кристаллический детектор. [70] Немецкое слово «halbleiter» , переведенное на английский как « полупроводник », впервые было использовано в 1911 году для описания веществ, проводимость которых находится между проводниками и изоляторами , таких как кристаллы в кристаллических детекторах. [71] Феликс Блох и Рудольф Пайерлс около 1930 года применили квантовую механику, чтобы создать теорию движения электронов через кристалл. [71] В 1931 году Алан Уилсон создал теорию квантовых зон , объясняющую электропроводность твердых тел. [70] [71] Вернер Гейзенберг придумал идею дырки , вакансии в кристаллической решетке, где должен находиться электрон, который может перемещаться по решетке, как положительная частица; и электроны, и дырки проводят ток в полупроводниках.

Прорыв произошел, когда стало понятно, что выпрямляющее действие кристаллических полупроводников обусловлено не только кристаллом, но и наличием примесных атомов в кристаллической решетке. [72] В 1930 году Бернхард Гудден и Вильсон установили, что электропроводность в полупроводниках обусловлена ​​микропримесями в кристалле, «чистый» полупроводник действует не как полупроводник, а как изолятор (при низких температурах). [70] Невероятно изменчивая активность различных кусочков кристалла при использовании в детекторе, а также наличие «активных центров» на поверхности были обусловлены естественными изменениями концентрации этих примесей по всему кристаллу. Нобелевский лауреат Уолтер Браттейн , изобретатель транзистора, заметил: [72]

В то время можно было взять кусок кремния... положить кошачий ус на одно место, и он будет очень активен и очень хорошо выправится в одном направлении. Вы переместили его немного, может быть, на долю, тысячную долю дюйма, и вы могли бы найти другое активное место, но здесь оно выпрямилось бы в другом направлении.

Химические вещества «металлургической чистоты», используемые учеными для изготовления синтетических кристаллов экспериментальных детекторов, содержали около 1% примесей, которые и были причиной таких противоречивых результатов. [72] В 1930-е годы были разработаны все более совершенные методы нефтепереработки. [7] позволяя ученым создавать сверхчистые полупроводниковые кристаллы, в которые они вводили точно контролируемое количество микроэлементов (так называемое легирование ). [72] Это позволило впервые создать полупроводниковые переходы с надежными и повторяемыми характеристиками, что позволило ученым проверить свои теории, а затем сделало возможным производство современных диодов .

Теория выпрямления в переходе металл-полупроводник, используемая в детекторе кошачьих усов, была разработана в 1938 году независимо Уолтером Шоттки. [73] в Siemens & Halske исследовательской лаборатории в Германии и Невилла Мотта [74] в Бристольском университете , Великобритания. [70] [71] [72] Мотт получил Нобелевскую премию по физике 1977 года . В 1949 году в Bell Labs Уильям Шокли вывел уравнение диода Шокли , которое дает нелинейную экспоненциальную кривую ток-напряжение кристаллического детектора, наблюдаемую учеными со времен Брауна и Бозе, которая отвечает за выпрямление. [70]

Кремниевый диод 1N23. Сетка 1/4 дюйма.

Первые современные диоды

[ редактировать ]
Современный точечный диод

Развитие микроволновой технологии в 1930-х годах, накануне Второй мировой войны, для использования в военных радарах привело к возрождению точечно-контактного кристаллического детектора. [7] [48] [72] Приемникам микроволновых радаров требовалось нелинейное устройство, которое могло бы действовать как смеситель , чтобы смешивать входящий микроволновый сигнал с сигналом гетеродина и сдвигать микроволновый сигнал до более низкой промежуточной частоты (ПЧ), на которой его можно было усилить. [72] Электронные лампы, используемые в качестве смесителей низких частот в супергетеродинных приемниках, не могли работать на сверхвысокочастотных частотах из-за чрезмерной емкости. В середине 1930-х годов Джордж Саутворт из Bell Labs , работавший над этой проблемой, купил старый детектор кошачьих усов и обнаружил, что он работает на микроволновых частотах. [7] [72] Ганс Холлманн из Германии сделал такое же открытие. [7] запустила Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института проект по разработке микроволновых детекторных диодов, сосредоточив внимание на кремнии, обладающем лучшими детекторными свойствами. [7] Примерно к 1942 году начали массово производиться точечно-контактные кремниевые кристаллические детекторы для радиолокационных приемников, такие как 1N21 и 1N23, состоящие из кусочка кремниевого кристалла, легированного бором , с плотно прижатым к нему острием вольфрамовой проволоки. Контакт «кошачьих усов» не требовал регулировки, и это были герметичные узлы. Вторая параллельная программа разработки в Университете Пердью производила германиевые диоды. [7] Такие точечные диоды производятся до сих пор, и их можно считать первыми современными диодами.

После войны германиевые диоды заменили детекторы из галенитовых кошачьих усов в тех немногих кристаллических радиоприемниках, которые производились. Германиевые диоды в качестве детекторов более чувствительны, чем кремниевые, поскольку у германия меньшее прямое падение напряжения, чем у кремния (0,4 против 0,7 В). Сегодня все еще производятся несколько детекторов с галенитовыми кошачьими усами, но только для старинных копий кристаллических радиоприемников или устройств для научного образования.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Браун, Аньес; Браун, Эрнест; Макдональд, Стюарт (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники . Издательство Кембриджского университета. стр. 11–12. ISBN  978-0521289030 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м Сиверс, Морис Л. (1995). Кристально чистая: винтажные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы, Vol. 1 . Издательство Соноран. стр. 3–5. ISBN  978-1886606012 .
  3. ^ Хикман, Ян (1999). Аналоговая электроника . Ньюнес. п. 46. ​​ИСБН  978-0750644167 .
  4. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб Ли, Томас Х. (2004). Планарная микроволновая техника: Практическое руководство по теории, измерениям и схемам, Vol. 1 . Издательство Кембриджского университета. стр. 4–9, 297–300. ISBN  978-0521835268 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Патент США 1 104 073 Greenleaf Whittier Pickard, детектор для беспроводной телеграфии и телефонии , подан: 21 июня 1911 г., выдан: 21 июля 1914 г.
  6. ^ Перейти обратно: а б с Ортон, Джон В. (2004). История полупроводников . Издательство Оксфордского университета. стр. 20–23. ISBN  978-0198530831 .
  7. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н Зейтц, Фредерик; Айнспрух, Норман (4 мая 1998 г.). Запутанная история кремния в электронике . Кремниевое материаловедение и технология: материалы восьмого международного симпозиума по кремниевому материаловедению и технологии, Vol. 1. Сан-Диего: Электрохимическое общество. стр. 73–74. ISBN  9781566771931 . Проверено 27 июня 2018 г.
  8. ^ хотя на микроволновых частотах, которые он использовал, эти детекторы работали не как выпрямительные полупроводниковые диоды, как более поздние кристаллические детекторы, а как тепловой детектор, называемый болометром. Ли, Томас Х. (2004). Планарная микроволновая техника: Практическое руководство по теории, измерениям и схемам, Том. 1 . Издательство Кембриджского университета. стр. 4–5. ISBN  978-0521835268 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Патент США 755 840 Джагадиса Чундера Бозе, детектор электрических помех , подан: 30 сентября 1901 г., выдан 29 марта 1904 г.
  10. ^ Перейти обратно: а б с Патент США 836,531 Гринлиф Уиттиер Пикард, «Средства для получения разведданных, передаваемых с помощью электрических волн» , подан: 30 августа 1906 г., выдан: 20 ноября 1906 г.
  11. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Дуглас, Алан (апрель 1981 г.). «Кристаллический детектор». IEEE-спектр . 18 (4): 64–69. дои : 10.1109/MSPEC.1981.6369482 . ISSN   0018-9235 . S2CID   44288637 . В архиве: часть1 , часть2 , часть3 , часть4 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Пикард, Гринлиф Уиттиер (август 1919 г.). «Как я изобрел кристаллический детектор» (PDF) . Электрический экспериментатор . 7 (4): 325–330, 360 . Проверено 13 июня 2016 г.
  13. ^ Перейти обратно: а б с Риордан, Майкл ; Лилиан Ходдесон (1988). Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века . США: WW Norton & Company . стр. 19–21, 92. ISBN.  978-0-393-31851-7 .
  14. ^ Перейти обратно: а б с Басалла, Джордж (1988). Эволюция технологий . Великобритания: Издательство Кембриджского университета. стр. 44–45. ISBN  978-0-521-29681-6 .
  15. ^ Уинстон, Брайан (2016). Непонимание СМИ . Рутледж. стр. 256–259. ISBN  978-1315512198 .
  16. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Стерлинг, Кристофер Х.; О'Дел, Кэри (2010). Краткая энциклопедия американского радио . Рутледж. стр. 199–201. ISBN  978-1135176846 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с «...кристаллические детекторы использовались [в приемниках] в большем количестве, чем любой другой [тип детектора] примерно с 1907 года». Марриотт, Роберт Х. (17 сентября 1915 г.). «Развитие радио США» . Труды Института радиоинженеров . 5 (3): 184. doi : 10.1109/jrproc.1917.217311 . S2CID   51644366 . Проверено 19 января 2010 г.
  18. ^ Национальное бюро стандартов США (март 1918 г.). Циркуляр № 74: Радиоприборы и измерения . Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. п. 105.
  19. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v Оульд, Ричард Шелдон (1922). Принципы, лежащие в основе радиосвязи, 2-е изд. (Брошюра «Радиосвязь» № 40) . Написано Бюро стандартов США для Корпуса связи армии США. стр. 433–439.
  20. ^ Перейти обратно: а б Бучер, Элмер Юстис (1920). Руководство для беспроводных экспериментаторов . Нью-Йорк: Wireless Press. п. 167.
  21. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Хирш, Уильям Кроуфорд (июнь 1922 г.). «Радиоаппаратура – ​​из чего она сделана?» . Электрическая запись . 31 (6): 393–394 . Проверено 10 июля 2018 г.
  22. ^ Перейти обратно: а б с Кокадей, Лоуренс М. (1922). Радиотелефония для каждого . Нью-Йорк: Frederick A. Stokes Co. p. 94.
  23. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Стэнли, Руперт (1919). Учебник беспроводной телеграфии Том 1: Общая теория и практика . Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 311–318.
  24. ^ « Детектор «кошачьи усы» представляет собой примитивный точечный диод. Точечный переход — это простейшая реализация диода Шоттки, который представляет собой устройство с основной несущей, образованное переходом металл-полупроводник » . Шоу, Райли (апрель 2015 г.). «Детектор кошачьих усов» . Личный блог Райли Шоу . Проверено 1 мая 2018 г.
  25. ^ Перейти обратно: а б с Лескарбура, Остин К. (1922). Радио для всех . Нью-Йорк: Scientific American Publishing Co., стр. 144–146.
  26. ^ Бучер, Элмер Юстис (1920). Руководство беспроводного экспериментатора . Беспроводная пресса. п. 164.
  27. ^ Перейти обратно: а б с д Морган, Альфред Пауэлл (1914). Строительство беспроводного телеграфа для любителей, 3-е изд . Нью-Йорк: Д. Ван Ностранд Ко., стр. 198–199.
  28. ^ Перейти обратно: а б Эдельман, Филипп Э. (1920). Экспериментальные беспроводные станции . Нью-Йорк: Norman W. Henly Publishing Co., стр. 258–259.
  29. ^ Коул, Артур Б. (1913). Работа беспроволочного телеграфного аппарата . Нью-Йорк: Коул и Морган. п. 15.
  30. ^ Сиверс, Морис Л. (2008). Кристальная прозрачность: винтажные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы . Издательство Соноран. п. 6. ISBN  978-1-886606-01-2 .
  31. ^ Перейти обратно: а б Патент США 837616 Генри Х.К. Данвуди на беспроводную телеграфную систему , подан: 23 марта 1906 г., выдан: 4 декабря 1906 г.
  32. ^ Перейти обратно: а б с д и Коллинз, Арчи Фредерик (16 марта 1907 г.). «Карборундовые и кремниевые детекторы для беспроводной телеграфии» . Научный американец . 96 (11). Манн и Ко: 234. doi : 10.1038/scientificamerican03161907-234 . Проверено 31 июля 2020 г.
  33. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Бучер, Элмер Юстис (1921). Практическая беспроводная телеграфия: Полный учебник для студентов, изучающих радиосвязь . Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 135, 139–140.
  34. ^ Пирс, Джордж Вашингтон (1910). Принципы беспроводной телеграфии . Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 160–162.
  35. ^ Перейти обратно: а б Патент США 912726 Greenleaf Whittier Pickard, колебательный приемник , подан: 15 сентября 1908 г., выдан: 16 февраля 1909 г.
  36. ^ AP Morgan, Строительство беспроводного телеграфа для любителей , 3-е изд. Нью-Йорк: Компания Д. Ван Ностранда, 1914, с. 135, рис. 108
  37. ^ Ли, Томас Х. «Нелинейная история радио». Проектирование КМОП радиочастотных интегральных схем (PDF) . п. 5 . OCLC   247748263 . Архивировано (PDF) из оригинала 6 октября 2022 года . Проверено 8 августа 2023 г. В любом случае, мы можем видеть, как современный символ диода развился из изображения этого физического устройства, где стрелка представляет точку контакта с кошачьими усами, как показано на рисунке.
  38. ^ Перейти обратно: а б с д Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Инст. инженеров-электриков. стр. 18–21 . ISBN  978-0906048245 .
  39. ^ Эйткен, Хью Дж.Дж. (2014). Непрерывная волна: технологии и американское радио, 1900–1932 гг . Издательство Принстонского университета. стр. 4–7, 32–33. ISBN  978-1400854608 .
  40. ^ Перейти обратно: а б Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Инст. инженеров-электриков. стр. 205–209, 212 . ISBN  978-0906048245 .
  41. ^ Браун, Ф. (1874), «О проводимости тока через сульфиды металлов», Annals of Physics and Chemistry (на немецком языке), 153 (4): 556–563, Бибкод : 1875AnP...229..556B , doi : 10.1002 /andp.18752291207
  42. ^ Перейти обратно: а б с Пирс, Джордж У. (июль 1907 г.). «Кристаллические выпрямители электрического тока и электрических колебаний. Часть 1. Карборунд» . Физический обзор . 25 (1): 31–60. Бибкод : 1907PhRvI..25...31P . doi : 10.1103/physrevseriesi.25.31 . Проверено 25 июля 2018 г.
  43. ^ Эмерсон, DT (декабрь 1997 г.). «Работа Джагадиша Чандры Боса: 100 лет исследований миллиметровых волн» . Транзакции IEEE по теории и технике микроволнового излучения . 45 (12): 2267–2273. Бибкод : 1997ITMTT..45.2267E . дои : 10.1109/22.643830 . Проверено 29 июля 2018 г. также перепечатано на сайте IndianDefense. Архивировано 9 августа 2018 г. в Wayback Machine.
  44. ^ Перейти обратно: а б с Саркар, Тапан К.; Сенгупта, Дипак Л. «Оценка новаторской работы Дж. К. Бозе в области миллиметра и микроволн» в Саркар, ТК ; Майу, Робер; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи . Джон Уайли и сыновья. стр. 295–296, 301–305. ISBN  978-0471783015 .
  45. ^ Саркар и др. (2006) История беспроводной связи , стр. 477–483.
  46. ^ Бозе, Джагадиш Чандра (январь 1899 г.). «Об электрическом прикосновении и молекулярных изменениях, производимых в материи электрическими волнами». Труды Лондонского королевского общества . 66 (424–433): 452–474. Бибкод : 1899RSPS...66..452C . дои : 10.1098/rspl.1899.0124 . S2CID   121203904 .
  47. ^ «Гринлиф Уиттиер Пикард» . Британская энциклопедия онлайн . Британская энциклопедия Inc., 2018 г. Проверено 31 июля 2018 г.
  48. ^ Перейти обратно: а б с Роер, Т.Г. (2012). Микроволновые электронные устройства . Springer Science and Business Media. стр. 5–7. ISBN  978-1461525004 .
  49. ^ Некоторая биографическая информация о генерале Генри Х.К. Данвуди доступна на Арлингтонском национальном кладбище .
  50. ^ Патент Германии 178871 Карл Фердинанд Браун, Чувствительная к волнам контактная точка , подан: 18 февраля 1906 г., выдан: 22 октября 1906 г.
  51. ^ В издании 1911 года руководства по радио ВМС США говорилось: « В настоящее время используются только два типа детекторов: кварцевые или выпрямительные детекторы и электролитические. Когереры и микрофоны [еще один тип когерерного детектора] практически устарели, и их сравнительно мало. магнитные и Аудион или ламповые [триодные] установлены детекторы » . Робисон, Сэмюэл Шелберн (1911). Руководство по беспроводной телеграфии для морских электриков, 2-е изд . Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морской институт США. п. 128.
  52. ^ В издании руководства по радио ВМС США 1913 года говорилось: « Сейчас используется только один тип детектора: кристалл. Когереры и микрофоны практически устарели, и сравнительно мало магнитных и аудионовых или ламповых [триодных] было установлено детекторов. " Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Инст. инженеров-электриков. стр. 212 . ISBN  978-0906048245 .
  53. ^ Маркони использовал карборундовые детекторы примерно в 1907 году в своей первой коммерческой трансатлантической беспроводной связи между Ньюфаундлендом, Канада, и Клифтоном, Ирландия. Бошан, Кен (2001). История телеграфии . Институт инженеров-электриков. п. 191. ИСБН  978-0852967928 .
  54. ^ Перейти обратно: а б с д и Крэддок, Кристин Д. (24 марта 1987 г.). «Хрустальное радио: исторический обзор» (PDF) . Почетная диссертация. Государственный университет Болла, Манси, Индиана . Проверено 2 августа 2018 г.
  55. ^ Перейти обратно: а б Гребенников, Андрей (2011). Проектирование радиочастотных и микроволновых передатчиков . Джон Уайли и сыновья. п. 4. ISBN  978-0470520994 . Архивировано из оригинала 17 сентября 2016 г.
  56. ^ Пикард, Гринлиф В. (январь 1925 г.). «Открытие колеблющегося кристалла» (PDF) . Радио Новости . 6 (7): 1166 . Проверено 15 июля 2014 г.
  57. ^ Перейти обратно: а б с Уайт, Томас Х. (2003). «Раздел 14 – Расширенное развитие аудио и электронных ламп (1917–1924)» . Ранняя история радио США . Earlyradiohistory.us . Проверено 23 сентября 2012 г.
  58. ^ Лосев О.В. (январь 1925 г.). «Осциллирующие кристаллы» (PDF) . Радио Новости . 6 (7): 1167, 1287 . Проверено 15 июля 2014 г.
  59. ^ Перейти обратно: а б Габель, Виктор (1 октября 1924 г.). «Кристалл как генератор и усилитель» (PDF) . Обзор беспроводного мира и радио . 15 : 2–5. Архивировано (PDF) из оригинала 23 октября 2014 г. Проверено 20 марта 2014 г.
  60. ^ Бен-Менахем, Ари (2009). Историческая энциклопедия естественных и математических наук, Том. 1 . Спрингер. п. 3588. ИСБН  978-3540688310 . Архивировано из оригинала 23 ноября 2017 г.
  61. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Ли, Томас Х. (2004) Проектирование радиочастотных интегральных схем КМОП, 2-е изд., стр. 20
  62. ^ Перейти обратно: а б Гернсбак, Хьюго (сентябрь 1924 г.). «Сенсационное радиоизобретение» . Radio News : 291. и «Кристодиновый принцип» , Radio News , сентябрь 1924 г., страницы 294–295, 431.
  63. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Желудев, Николай (апрель 2007 г.). «Жизнь и времена светодиодов – 100-летняя история» (PDF) . Природная фотоника . 1 (4): 189–192. Бибкод : 2007NaPho...1..189Z . дои : 10.1038/nphoton.2007.34 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 марта 2017 г. Проверено 11 апреля 2007 г.
  64. ^ Раунд, Генри Дж. (9 февраля 1907 г.). «Записка о карборунде» . Электрический мир . 49 (6): 309 . Проверено 1 сентября 2014 г.
  65. ^ Losev, O. V. (1927). "Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами" [Luminous carborundum detector and detection with crystals]. Телеграфия и Телефония без Проводов (Wireless Telegraphy and Telephony) . 5 (44): 485–494. English version published as Лоссев О.В. (ноябрь 1928 г.). «Светящийся карборундовый детектор и эффект обнаружения и колебания с помощью кристаллов». Философский журнал . Серия 7. 5 (39): 1024–1044. дои : 10.1080/14786441108564683 .
  66. ^ Перейти обратно: а б Шуберт, Э. Фред (2003). Светоизлучающие диоды . Издательство Кембриджского университета. стр. 2–3. ISBN  978-0521533515 .
  67. ^ Перейти обратно: а б Грэм, Лорен (2013). Одинокие идеи: сможет ли Россия конкурировать? . МТИ Пресс. стр. 62–63. ISBN  978-0262019798 .
  68. ↑ В руководстве по радио ВМС США 1918 года говорилось: « В настоящее время используются два типа детекторов: аудион [триод] и кристаллический или выпрямительный детектор. Когереры и микрофоны [еще один тип когерерного детектора] практически устарели. ...но использование Audions... растёт » . Робисон, Сэмюэл Шелберн (1918). Руководство по беспроводной телеграфии для морских электриков, 4-е изд . Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морской институт США. п. 156.
  69. ^ В «Справочнике Британского Адмиралтейства по беспроводной телеграфии» 1920 года говорится: « Кварцевые детекторы заменяются [триодными] ламповыми детекторами, которые более стабильны, легче настраивать и в целом более удовлетворительны ». В издании 1925 года говорилось, что клапаны « заменяют кристалл для всех обычных целей ». Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Институт инженеров-электриков. стр. 212 . ISBN  978-0906048245 .
  70. ^ Перейти обратно: а б с д и Лукасяк, Лидия; Якубовский, Анджей (январь 2010 г.). «История полупроводников» (PDF) . Журнал телекоммуникаций и информационных технологий . ISSN   1509-4553 . Проверено 2 августа 2018 г.
  71. ^ Перейти обратно: а б с д «1931: Опубликована «Теория электронных полупроводников» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров. 2018 . Проверено 1 августа 2018 г.
  72. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Майкл Риордан, Лилиан Ходдесон (1998) Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века , с. 89-93
  73. ^ Шоттки, В. «Halbleitertheorie der Sperrsschicht». Naturwissenschaften Vol. 26 (1938), стр. 843. Аннотация на английском языке под названием «Полупроводниковая теория блокирующего слоя» в Sze, SM Semiconductor Devices: Pioneering Papers. (World Scientific Publishing Co., 1991), стр. 381.
  74. ^ Мотт, Невилл Ф. (1 мая 1939 г.). «Теория кристаллических выпрямителей» . Труды Лондонского королевского общества, серия A. 171 (944): 27–38. Бибкод : 1939РСПСА.171...27М . дои : 10.1098/rspa.1939.0051 . JSTOR   97313 . Проверено 3 августа 2018 г. перепечатано в Александров А.С. (1995). Сэр Невилл Мотт: 65 лет в физике . Всемирная научная. стр. 153–179. ISBN  978-9810222529 .
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы по теме детектора кошачьих усов .
Патенты
  • Патент США 906991 - Детектор колебаний (множественные детекторы сульфидов металлов), Клиффорд Д. Бэбкок, 1908 г.
  • Патент США 912613 - Детектор колебаний и выпрямитель («покрытый» детектор из карбида кремния со смещением постоянного тока), Г.В. Пикард, 1909 г.
  • Патент США 912726 - Приемник колебаний (детектор красного оксида цинка (цинцита) с сломанной поверхностью), Г.В. Пикард, 1909 г.
  • Патент США 933 263 - Колебательное устройство (детектор железного пирита), Г. В. Пикард, 1909 г.
  • Патент США 1118228 - Детекторы колебаний (парные разнородные минералы), Г.В. Пикард, 1914 г.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Crystal_detector&oldid=1220257169"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7730c6646099aa04d0290af3c8436332__1713798720
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/77/32/7730c6646099aa04d0290af3c8436332.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Crystal detector - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)