Германиевые транзисторы: история, особенности и современное применение

Экспериментальная структура нового германиевого транзистора, изготовленного из распространенных полупроводниковых материалов, может стать тем, что позволит в несколько раз увеличить производительность микропроцессоров вычислительной техники. Этот новый транзистор, разработанный в Лаборатории технологий микросистем (Microsystems Technology Laboratories, MTL) Массачусетского технологического института, имеет скорость работы, в два раза превышающую скорость предыдущего варианта экспериментального германиевого транзистора, который, в свою очередь, по скорости работы превосходил в два раза наилучшие варианты коммерческих кремниевых транзисторов.

Новый транзистор p-типа сделан из сплавов германия, которые достаточно широко используются сейчас в производстве полупроводниковых чипов. Таким образом, чипы на основе новых транзисторов можно выпускать с помощью существующих технологических процессов производства полупроводников и на существующем технологическом оборудовании, не подвергая оборудование существенным переделкам, чего нельзя сказать о транзисторах из более экзотических материалов, к примеру, из углеродных нанотрубок или графена. Новый транзистор имеет структуру с тремя затворами (trigate), которая позволяет избавиться от некоторых проблем, возникающих в современной микроэлектронике при чрезвычайно малых уровнях миниатюризации электронных приборов. Как уже говорилось выше, новый транзистор является транзистором p-типа, заряд внутри которого переносится на счет движения так называемых «электронных дырок», своего рода электронных пустот, образованных в кристаллической решетке полупроводникового материала с помощью введения определенных примесей. Исследователи добились более высокой скорости работы, т.е. более высокой частоты переключения, подвергая некоторые элементы германиевого транзистора своего рода механическому напряжению. Это механическое напряжение деформирует кристаллическую решетку германия, сближает атомы в узлах решетки, что позволяет электронным дыркам передвигаться в материале с большей скоростью. Для того, что бы сделать это, исследователи вырастили слой германия сверху «бутерброда» из слоев нескольких видов кремния. Атомы германия естественным путем пытаются упорядочиться относительно атомов кремния в нижних слоях, это приводит к смещению атомов германия и возникновению механической напряженности германиевого кристалла.

Эти «напряженные» слои все время стремятся сломаться. Но мы разработали несколько уникальных методов, позволяющих выращивать этих механически напряженных слоев, сохраняющих свои свойства длительное время без возникновения каких-либо дефектов» – рассказывает Джеймс Теэрэни (James Teherani), исследователь из Массачусетского технологического института.

Вторым компонентом, обеспечивающим высокую скорость работы нового германиевого транзистора, является его структура с тремя затворами. Собственно канал транзистора находится выше плоскости самого чипа, исследователи сравнивают это с поездом, стоящим на рельсах. А все три затвора «обернуты» вокруг трех внешних плоскостей канала, что обеспечивает возможность надежного управления потоком электронных дырок, носителей заряда, через канал транзистора. Работа исследователей из Массачусетского технологического института по созданию высокоскоростного германиевого транзистора была проведена по заказу Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA и при поддержке компании Semiconductor Research Corporation.

nanonewsnet.ru

Имеет ли значение, если я заменю германиевые транзисторы кремнием?

Вы опубликовали это год назад, поэтому я не знаю, если вы все еще заинтересованы. Надеюсь, вы уже все выяснили, но я представляю свой ответ на благо всем, кто случайно натолкнется на эту строку.

Проект довольно исторический, и я помню, что он был опубликован в Wireless World еще в 1967 году, когда я изучал ультрасовременную тему электроники (с большим количеством клапанов!). В то время Wireless World был главным журналом для электронного дизайна и было много передовых статей. Возможно, одним из самых известных было предложение Артура Кларка и расчеты по использованию спутников на фиксированной орбите. Если вы хотите узнать больше о вычислительной технике, я бы посоветовал вам поискать более современный дизайн. Однако, если вас интересует история вычислений, это будет просто работа!

Основное различие между германиевыми и кремниевыми транзисторами в коммутационных цепях, будь то транзисторы PNP или NPN, состоит в том, что VBE для малого германия составляет около 0,3 вольт, тогда как кремниевые — около 0,7 вольт. Также германий более чувствителен к теплу, чем кремний, и может оказаться в тепловом ударе и разрушить себя. Кремний намного более прочен в термическом отношении, и именно поэтому он все еще используется (боже мой, 50 лет спустя!), А германий переведен в мусорную корзину или, возможно, в очень специализированные области применения, о которых я не знаю.

Что касается вашего вопроса, глядя на рис. 3, 4 и 5 на странице 5 статьи, я думаю, что вы могли бы заменить германиевые транзисторы PNP напрямую на маленький кремниевый PNP-транзистор, такой как BC557, 2N3906, BC328-25 или BC640, или любой другой дешевый кремниевый PNP-транзистор с малым сигналом, без каких-либо изменений в остальной цепи. Я уверен, что вы также можете заменить кремниевые диоды 1S130 в цепях AND и компаратора на более доступные кремниевые 1N914 или аналогичные.

Весь смысл схемы цифрового транзистора состоит в том, чтобы приводить транзистор в состояние насыщения, поэтому обычно базовый резистор рассчитывается так, чтобы это делалось в 10 раз больше Ibe, поэтому, во-первых, он довольно мал, и изменение 0,4 VBE не происходит. иметь большое значение для стоимости резисторов. Содействие этому насыщению заключается в том, что коэффициент усиления кремниевых транзисторов в 10 и более раз выше, чем у винтажного германия.

Единственное, что меня беспокоит, это то, что большинство кремниевых транзисторов имеют предел обратного VBE около 5 В. В моностабильной схеме, показанной на рис. 9, C2 будет приводить базу Tr2 в обратное смещение почти на величину отрицательного напряжения. Максимальный обратный ток VBE для большинства кремниевых транзисторов составляет около 5 В, поэтому ограничение источников питания до 5 В с этим справится. Если напряжение более 5 В, вы можете использовать диод 1N914 или аналогичный на базовом эмиттере Tr2, чтобы остановить это. Катод до 0В и анод до основания.

Попробуйте простые cct и посмотрите, работают ли они. Сейчас не так много, чтобы потерять цену транзисторов.

Германиевые транзисторы справочник | nashaspravka.bitballoon.com

В мире мне знаком только NTE160

Гражданской техники в которой использовались германиевые транзисторы и диоды тоже хватало .

Надо-же было и ту и другую как-то ремонтировать !

Вот и выпускали старые германиевые транзисторы и диоды , причем и с военной приёмкой .

В 90-х годах большая часть этого технического старья пошло на свалку , но кое-что сохранилось .

Тогда и заграницей ещё выпускали германиевые транзисторы и диоды и они были недорогими .

Механика этих обрабатывавших центров ещё в хорошем состоянии и они могут работать ещё долго , а вот вся их электроника уже давно никуда не годится .

Раньше выписывали электронные компоненты для ремонта этих обрабатывающих центров из заграницы .

Вот только теперь купить такие старые электронные компоненты уже негде , а наших их аналогов нет и никогда не было .

Пришлось самим проектировать новые платы , блоки и узлы , на новых деталях , а старьё выбросить .

Хороший вопрос, я бы добавил сюда и германиевые диоды с малым прямым падением напряжения, типа Д2,Д9 по крайней мере на КВ. У меня еще парочку ДГЦ27 осталось (никому не отдам, в музей сдам).

Насчет производятся ли, это наврядли, но в старом оборудовании и на руках думаю их залежи (у меня Д2,Д9,Д310,,Д18,Д20, П416,П422,МП37..39,М П25..26, ГТ308, ГТ311,ГТ313,МП13..16 ,ГТ328,ГТ346,МП20,ГТ 101..102,П605,П609,П 4,П213..215 и возможно многие другие, надо пошукать).

Созданы новые германиевые транзисторы, превосходящие кремниевые в четыре раза по скорости работы

спользую д7а, д303, д305 и п210

— мало кто знает, что выпускались германиевые диоды особой надёжности. На космических станциях «Венера» применяли диоды марки 1601Б, изготовленные по особой технологии. Лучший из серии Д9К по сравнению с 1601 «и рядом не лежало» (при всём уважении к разработчикам Д9-х)

— у радиолюбителей заслуженным уважением до сих пор пользуется точечный германиевый диод Д18 (собств. ёмк. 0,5 пФ). В то-же время незаслуженно забыт мезадиффузионный импульсный диод Д311 (собств. ёмк. 1,5 пФ) ИМХО, самый лучший вариант для замены детекторных диодов в АМ приемниках;

— германиевые транзисторы 1Т311, 1Т313, ГТ346 достойны отдельного разговора. Друзья, гляньте в свои тумбочки, наверняка там есть эти замечательные транзисторы. Спаяйте хотя-бы самую простую конструкцию с их применением — и вы «вклЮчите машину времени» 🙂

— наверное, не зря говорят аудиофилы о замечательном звучании приёмников и УНЧ на германиевых транзисторах — сравните звучание транзисторного ВЭФ и любого современного «кремниевого» приемника (даже на одну и ту-же акустику!) — разница очевидна.

Ещё одно очевидное преймущество германия в том, что при грамотном расчёте устройства оно отлично может работать от одной 1,5 вольтовой батарейки до её глубокого разряда, с биполярными транзисторами из кремния это проблематично.

Миф (или не миф даже не знаю как сказать) о низких искажениях германиевых транзисторов сложился из-за того, что двухтактные комплиментарные выходные каскады на германиевых транзисторах могут довольно сносно работать без базового или с минимальным базовым смещением. А кремниевые не могут, им необходимо смещение обеспечивающее значительный ток покоя, иначе искажения очень велики.

Оппаньке, так вот что у меня за залежи остались, на которые документации не найти! xD

В низковольтных выпрямителях я и

спользую д7а, д303, д305 и п210

Да насчет д7 и п210 подзабыл (но я ж повинился шо подшукаю).

По моему опыту то же, низкая температурная стабильность ( и стойкость на более менее мощных каскадах). Ну на безрыбье и П416 применял, пока не появились знаменитые универсальные (но кремниевые) КТ315.

Заметил, что практически у всех полупроводников, в частности у транзисторов и диодов, выпущенных ранее 1970 года, корпуса окрашены в чёрный цвет. При чём без разницы, военная приёмка или нет.

А вы попробуйте современный кремниевый транзистор «в пластмассе» внести в переменное магнитное поле 🙂

Справочник описания объектов

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

В 1957 году в старом помещении физического факультета МГУ обосновался только что созданный Институт радиотехники и электроники АН СССР. С переходом туда С.Г.Калашникова и большинства его коллег работы по полупроводниковой тематике в ЦНИИ-108 были свернуты. “Пульсар” остался практически единственной (не считая ОКБ завода «Светлана» в Ленинграде) организацией, ведущей НИОКР в области транзисторной электроники.

До начала 60-х годов усилия разработчиков института в основном были сосредоточены на германиевых транзисторах. Возможность исследования и изучения нового электронного прибора получили десятки специалистов-энтузиастов, но результаты были малообнадеживающими. Причина этого — попытка рассматривать транзистор как аналог электровакуумного триода. Потерпев неудачу, ученые увлеклись теорией “дуального” подхода к проектированию усилительных транзисторных каскадов, считая, что переход от четырехполюсника проводимостей к четырехполюснику сопротивлений решит все проблемы. Но и этот путь не принес успеха. Вскоре стало ясно, что основная причина ненадежности и нестабильности транзисторных схем — включение прибора по схеме, приводящей к появлению “плавающего“ потенциала базы. Серьезные опасения внушали и температурные характеристики транзистора: в некоторых случаях увеличение температуры окружающей среды до 40—50оС приводило к полной потере усилительных свойств. Вот почему в начале транзисторной эпохи многие ведущие конструкторы радиоаппаратуры категорически утверждали, что транзистор никогда не станет компонентной основой серьезного электронного оборудования и что он перспективен для применения разве что в слуховых аппаратах. Однако энтузиасты, в первую очередь школы А.А.Куликовского (ВВИА им. Жуковского) и И.П.Степаненко (МИФИ), продолжали изучать возможности транзистора.

В ходе исследований отрабатывалась схемотехника транзисторных устройств, решались вопросы схемотехнической компенсации температурного дрейфа характеристик, выявлялись недопустимые режимы пользования, делались первые шаги по макетированию конкретной электронной аппаратуры, например самолетного радиовысотомера. В ЦНИИ-108 был создан первый в стране образец спецаппаратуры на транзисторах (П.С.Плешаков, А.Г.Раппопорт и др.), выпускавшихся уже заводом “Светлана”. Широким фронтом шли работы по созданию аппаратуры на транзисторах и в КБ-1. К 1959 году необходимость создания промышленности по крупносерийному выпуску полупроводниковых приборов уже не вызывала сомнений. Первый шаг в этом направлении — спешное преобразование ряда спичечных, макаронных, швейных фабрик, техникумов и ателье бытового обслуживания в полупроводниковые предприятия. Однако действительно серьезная работа по развертыванию отечественной полупроводниковой промышленности началась в 1961 году, когда был создан Госкомитет по электронной технике во главе с А.И.Шокиным. Эту задачу удалось выполнить менее чем за пять лет, несмотря на инертность совнархозов, эмбарго на многие виды оборудования, недостаток средств и непригодность передаваемых ГКЭТ помещений для основного производства.

Все эти годы не прекращались интенсивные работы в области полупроводниковой электроники. В 1958 году научный коллектив “Пульсара” в составе В.А.Стружинского, Ю.П.Докучаева и Г.Э.Корнильева разработал так называемые конверсионные германиевые транзисторы с выходной мощностью 5 Вт на частотах 30—50 МГц. В то время это был рекордный результат на мировом уровне. В начале 60-х годов коллектив стал развивать идеи “элионики” — использования в одной рабочей камере электронных и ионных пучков для изготовления полупроводниковых приборов.

В 1956—1963 годах начинаются исследовательские работы в области кремниевых сплавных, диффузионных и планарных транзисторов. Их результатом стало создание маломощных приборов на частоту порядка 300 МГц и транзисторов с выходной мощностью 20 Вт на частоте около 10 МГц. В ходе дальнейших работ были достигнуты частоты порядка 10—12 ГГц (1980 год) и выходные мощности до 2—5 Вт на частотах 7—10 ГГц.

В НИИ “Пульсар” разработаны и первые в стране электронные наручные часы, сначала камертонные на одном микроминиатюрном транзисторе (ГТ-109), а затем на интегральных схемах с ЖК- и СИД-индикаторами. В институте изготовлена и первая отечественная планарная “твердая схема” на 20 элементов (ИС—100). Здесь же в 1965—1966 годах запущен первый в стране экспериментальный цех по производству планарных ИС. В 1966 году за создание технологии и оборудования, обеспечивших серийный выпуск полупроводниковых приборов, коллектив специалистов отрасли был удостоен Ленинской премии. Тогда же началось интенсивное строительство Зеленограда, который называют отечественной Кремниевой долиной.

К тому времени в ходе разработки кремниевых многоэмиттерных мощных высокочастотных транзисторов (2Т904, аналог американского 2N3375) были сформулированы требования к прецизионному оптико-механическому оборудованию, необходимому для развития не только техники СВЧ-транзисторов, но и микроэлектроники в целом. Отсутствие такого оборудования мешало нам двигаться вперед, а потому оно, естественно, попадало под торговое эмбарго западных стран. Отечественные же специалисты (ГОИ, ЛОМО) под любыми предлогами отказывались от разработки нужных систем, в частности фотоштампов и установок совмещения. Коллектив “Пульсара” приложил немало усилий, чтобы привлечь к этим работам широко известную фирму “Карл Цейс Йена” (ГДР). В результате создаваемая буквально на пустом месте отечественная полупроводниковая промышленность к 1973 году получила остро необходимые ей автоматические координатографы, установки совмещения и экспонирования, координатомеры и микроскопы марок “НУ” и “Интерфако”. И сейчас почти половину парка оптико-механического оборудования нашей электронной промышленности составляет продукция фирмы “Карл Цейс Йена”. К сожалению, сегодня такой фирмы больше не существует, в немалой степени и из-за того, что мы отказались оплатить выполненный заказ на установки последовательного шагового экспонирования. Но это, как говорил Р. Киплинг, “уже совсем другая история”.

Транзистор германиевый — Справочник химика 21

    Особенно большое применение нашел индий в стандартных германиевых транзисторах типа р — п — р. [c.62]

    Чтобы не исключать из рассмотрения все редкие элементы, проведем несколько опытов с полупроводником германием. Германий стоит на границе между металлами и неметаллами. Он является полупроводником, и это свойство обуславливает его сегодняшнее широкое применение. Небольшие, специально обработанные кусочки германия используются в диодах для выпрямления электрического тока и в транзисторах в качестве усилителей тока и напряжения. Для опытов 88 возьмем два пли три испорченны.х германиевых диода [c.88]

    Применение германия и его соединений. Германий — один из ценнейших полупроводниковых материалов. Его применяют в незначительных количествах во многих электронных приборах. Это германиевые кристаллические детекторы диоды как выпрямители переменного тока триоды, или транзисторы (германиевые усилители), заменяющие электронные лампы, причем срок их службы измеряется десятилетиями германиевые фотоэлементы термисторы, позволяющие определять температуры по электросопротивлению. [c.409]

    Примесные полупроводники р-типа (рис. А.62, е). Внесение примесных атомов, способных быть акцепторами электронов, приводит к тому, что примесные энергетические термы находятся несколько выше валентной зоны О. Вследствие переноса электронов из валентной зоны на уровни атомов-акцепторов в валентной зоне становится возможной дырочная проводимость . (Комбинации германиевых и кремниевых полупроводников с р- и л-проводимостью применяются в транзисторах.) [c.143]

    Главная область применения германия — полупроводниковые приборы, применяемые в электронике и радиотехнике и позволяющие конструировать компактные, надежно работающие установки различного назначения. Например, так называемые транзисторы (усилители) заменяют триодные радиолампы они несравненно прочнее, так как не имеют нитей накала, требуют очень небольшую мощность — примерно в миллион раз меньшую, чем триодная лампа, п в то же время занимают гораздо меньше места если самая маленькая триодная лампа имеет объем около 2 см , то германиевый транзистор — всего 0,04 см [596]. [c.226]

    Потеря выпрямляющего действия германиевых транзисторов. [c.219]

    Под натиском кремния, арсенида галлия и других полупроводников германий утратил положение главного полупроводникового материала. В 1968 году в США, например, производилось уже намного больше кремниевых транзисторов, чем германиевых. [c.116]

    Сердцем большинства полупроводниковых приборов считают так называемый р—п-переход. Это граница полупроводников р-тина — с дырочной проводимостью и п-типа — с электронной проводимостью. Примесь индия придает германию дырочную проводимость. Это обстоятельство лежит в основе технологии изготовления многих типов германиевых диодов. К пластинке германия п-типа прижимается контактная игла, покрытая слоем индия, который во время формовки вплавляют в германий, создавая в нем область р-проводимости. А если два шарика индия вплавить с двух сторон германиевой пластинки, то тем самым создается р—п—р-структура — основа транзисторов. [c.304]

    В настоящее время сплав Аи—ЗЬ применяется при производстве транзисторов. При этом содержание сурьмы не должно превышать 1 %, так как иначе при спайке с германиевой пластинкой образуется хрупкий тройной сплав, который легко растрескивается. Наиболее хорошие результаты дает сплав, содержащий 0,3% ЗЬ и менее. [c.301]

    Прогресс, достигнутый в последнее время в области автоматики, радиоэлектроники и преобразования различных видов энергии, в большой мере обусловлен применением германия в полупроводниковой технике. Он используется для изготовления полупроводниковых элементов — диодов и триодов (транзисторов), заменяющих собой обычные вакуумные радиолампы и отличающихся от них малыми размерами, устойчивостью к вибрации, долговечностью и меньшим расходом электроэнергии. Эти полупроводниковые элементы изготавливаются десятками и сотнями миллионов штук в год [П. Германиевые выпрямители по сравнению с селеновыми имеют больший коэффициент полезного действия при меньших размерах вследствие этого они находят все большее применение. Есть силовые германиевые выпрямители, пропускающие ток в десятки тысяч ампер. Применяются германиевые датчики эффекта Холла и многие другие полупроводниковые устройства [2. В последнее время большое внимание уделяется устройствам с применением монокристаллических германиевых пленок. Из элементарного германия изготавливают линзы для приборов инфракрасной оптики (германий прозрачен для инфракрасных лучей), дозиметры ядерных частиц, анализаторы в рентгеновской спектроскопии. Германий с добавкой индия применяется для низкотемпературных термометров сопротивления, работающих при температуре жидкого гелия [2]. [c.349]

    Основной потребитель монокристаллического германия—радиотехника. Германиевый диод размером всего с кукурузное зерно представляет собой пластинку из германия, в которую упирается металлический усик. Он действует как выпрямитель, заменяющий вакуумную диодную лампу, превосходя ее надежностью работы, долговечностью и компактностью. Транзисторы, или германиевые триоды, имеют те же самые преимущества перед вакуумными ламповыми триодами. Действие этих приборов основано на особых свойствах полупроводников, представителем которых является свободный германий. [c.598]

    К бесконтактным элементам цепей управления автоматических катодных станций и усиленных электродренажей относят кремниевые и германиевые выпрямительные диоды малой мощности, транзисторы, магнитные усилители управления, а также схемы транзисторных и комбинированных магнитно-транзисторных усилителей предварительных каскадов усиления указанных устройств. [c.56]

    У приборов, разработанных до 1964 г., выпуск которых продолжается, условные обозначения состоят из двух или трех элементов. Первый элемент — буква Д—для диодов, П — для плоских транзисторов второй элемент показывает область применения приборов плоскостные германиевые диоды — 301—400, плоскостные кремниевые— 201—300, мощные германиевые низкочастотные транзисторы — 201—300, мощные кремниевые низкочастотные транзисторы — 301—400 и стабилитроны — 801— 900. [c.57]

    В схеме (рис. 151) можно выделить три узла БУВ преобразователя напряжения Я, магнитного усилителя МУ к блокинг-генераторов БГ1 и БГ2. Основными элементами преобразователя Я являются два стабилитрона, блокинг генератор на германиевых триодах (транзисторах) и трансформатор с насыщающимся сердечником. Магнитный усилитель МУ обеспечивает сдвиг управляющих импульсов. Сигнал управления 1у из селективного узла является током управления МУ. Рабочая обмотка МУ питается от преобразователя напряжения Я. Напряжение на выходе магнитного усилителя 1У у зависит от тока управления у. Передний фронт напряжения, которым определяется момент подачи управляющего импульса на УВМ, перемещается в зависимости от величины у. [c.184]

    Вновь открытый элемент в честь своей родины Винклер назвал германием. Открытие германия явилось триумфом Периодического закона и Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Но Менделеев не мог предвидеть того громадного интереса, который вызвал этот элемент спустя три четверти века после его предсказания. В 1945 г. впервые был создан германиевый диод с высоким обратным напряжением, а через три года — транзистор из германия. Этому предшествовала огромная работа по изучению свойств этого элемента, и в настоящее время германий является одним из самых хорошо изученных химических элементов. Особенно подробно изучены электрофизические свойства германия в зависимости от способа получения, термообработки, наличия примесей и т. п. [c.92]

    Германиевые д и о д ы—-радиотехнические приборы, в которы.х кристаллы германия Б сочетании с другими металлами служат выпрямителями тока в германиевых триодах, или транзисторах, кристаллы германия являются усилителями тока. [c.195]

    В 1953 г. Брэдли , Тили и Уильямс описали конструкцию и электрохимический метод изготовления германиевого высокочастотного транзистора, так называемого поверхностно-барьерного триода. Это был первый транзистор плоскостного типа, который мог работать [c.154]

    Эффективность покрытий проверялась при проведении диффузии мышьяка, сурьмы и фосфора. Так, при диффузии мышьяка при 700° С в течение 2 час. была достигнута поверхностная концентрация 1020 атом/см 3 на незащищенной части поверхности германиевой пластины, в то время как не наблюдалось изменения сопротивления на защищенной поверхности. Изложенный метод получения диффузионных масок используется в производстве германиевых транзисторов. [c.427]

    Покрытия из благородных металлов используются не только для отделки, по и для улучшения эксплуатационных характеристик изделий. Эти покрытия, как правило, имеют высокую стойкость против коррозии в агрессивных средах, сопротивление механическому и электроэрозионному износу, высокую отражательную способность и низкое удельное сопротивление [07]. В радиоэлектронике серебрение и золочение токонесущих деталей применяется для улучшения поверхностной электропроводности и максимального снижения переходного сопротивления в местах контактов. В производстве транзисторов, имеющих хрупкую и тонкую обкладку из кремния, для нринаивания контактов используется сплав золота с добавкой 0,5% сурьмы. Германиевая пластинка без всякого флюса припаивается к коваровому диску, покрытому сплавом Аи—Sb или Аи—In (0,5—1,0% In). В области низкочастотных коммутирующих устройств нашли применение золото-никелевые сплавы, содержащие 0,5—2% никеля. В производстве печатных схем также находят применение золото-серебряные сплавы, содержащие 1—3% серебра. В электронной технике особое значение имеет получение покрытий из золота с добавкой кобальта, которые отличаются большим сроком службы в условиях высокотемпературных режимов. Электролитически осажденные пленки таких редких металлов, как германий, таллий, галлий, индий, необходимы в полупроводниковой технике 167]. [c.378]

    К теории германиевых выпрямителей и транзисторов. [c.242]

    Германиевые транзисторы с р — п переходами. [c.243]

    В качестве полупроводниковых датчиков температуры могут быть использованы также полупроводниковые диоды и транзисторы. При постоянном значении тока, протекающего в прямом направлении через переход транзистора, изменение напряжения на переходе практически линейно меняется с температурой. Датчиками могут быть как германиевые, так и кремниевые транзисторы. [c.183]

    Индий эффективно применяется за рубежом в радиоэлектронике и полупроводниковой технике. Он является неотъемлемой составной частью германиевого транзистора, в котором он выполняет очень ответственную роль. Индий применяют при изготовлении Гфмание-вых кристаллических выпрямителей и усилителей как примесь, создающую дырочную проводимость в германии. [c.62]

    З.а последние (ГОДы разр-аботано М(Н0Г0 новых типов германиевых детекторов. (Особый интерес для техники представляет кристаллический триод (транзистор), разработанный в 1948 -г. [c.99]

    Кремний (Si)—элемент темно-серого цвета с енневатым оттенком. Открыт в 1811 г. Ж. Гей-Люссаком и Л. Тернаром. Полупроводниковые свойства кремния выявлены и использовались еш,е до второй мировой войны. Однако со времени создания германиевого транзистора (1948 г.) применение кремния временно сократилось, так как германий высокой чистоты получить в чистейшем виде оказалось проще, чем кремний. Производство высокочистого кремния для полупроводниковых приборов [c.203]

    Обратные ветви ВАХ Си1п5е2 — У аналогичны некоторым кремниевым н германиевым точечно-контактным диодам, что представляет интерес для изготовления высоковольтных диодов и транзисторов на основе Си1п5е2. [c.333]

    Чтобы не исключать из рассмотрения все редкие элементы, проведем несколько опытов с полупроводником германием. Германий стоит на границе между металлами и неметаллами. Он является полупроводником, и это свойство обуславливает его сегодняшнее широкое применение. Небольшие, специально обработанные кусочки германия используются в диодах для выпрямления электрического тока и в транзисторах в качестве усилителей тока и напряжения. Для опытов возьмем два или три испорченных германиевых диода или транзистор из негодного радиоприемника. Так как в последнее время в полупроводниковых элементах стали использовать неметалл кремний, необходимо посоветоваться со специалистом и убедиться, что наша проба действительно содержит германий. Осторожно вскроем клещами оболочку элемента. В глубине мы увидим блестящий кристаллик германия. Извлечем его тонкой отверт- [c.75]

    Одной из разновидностей активных элементов, в технологии изготовления которых нашло широкое применение напыление металлов в вакууме, являются меза-тран-знсторы, или транзисторы с диффузионной базой. В качестве исходного материала для их изготовления часто служат тонкие германиевые пластинки, обладающие проводимостью типа р. С одной стороны пластинки методом диффузии создается тонкий слой германия типа п и образуется базовый диффузионный р-п переход. [c.68]

    Б — батарея аккумуляторов СЦ-25 Д — датчик частоты (генератор) V — вольтметр на 7,5 в для контроля напряжения аккумулятора Я, — выключатель то,, и-г — катушка вибратора Тр,, Трг — входной и выходной трансформаторы усилителя мощности С,, С,, С —электролитический конденсатор Сг — бумажный конденсатор В,, В — выпрямитель Р — разъем для присоединения к прибору Н373-3 Став, П4Б — германиевый транзистор Л, — реохорд 5 ом.-, Л, — сопротивление 10 ком П, — сопротивление 1,6код1. [c.126]

    В качестве примера положения дела обеспечения надежности полупроводниковой аппаратуры приведем опубликованные данные по оборонной промышленности США [9], [10]. Научные работы в этой области опираются на статистические методы, причем изучается интенсивность отказов приборов в процентах на 1000 часов работы. Согласно данным фон Алвена (корпорация ARIN ) [9, стр. 12] в результате дрейфа параметров средняя интенсивность отказов в 1961 г. по маломощным германиевым и кремниевым транзисторам и диодам колеблется в пределах от 0,02 до 0,5% (на 1000 часов). Проверка надежности приборов в пределах таких технических условий требовала хотя и больших, но терпимых (экономически оправдываемых) расходов в миллионах долларов. Но в 1962 г. в опубликованных фирмой Боинг данных по ракете Минитмен (доклад Виддич и Бартоломеу [10], стр. 423) сообщалось, что для наземного оборудования ракеты.содер-жащего 4000 электронных элементов, исходя из принципа современные системы оружия требуют высокой надежности , были введены технические условия интенсивности отказов отдельных элементов порядка [c.452]

    Получение и очистка 1фемния. Кремний как полупроводник открыт и использован раньше германия. Со времени создания германиевого транзистора (1948 г.) применение кремния приостановилось, так как германий получить в чистейшем виде гораздо проще, чем кремний. Однако с конца 50-х годов кремний становится ведущим полупроводниковым материалом благодаря открытию бестигельной зонной очистки кремния (1958 г.). В настоящее время кремний—самый главный полупроводниковый материал как для создания дискретных приборов, так и в области микроэлектроники. [c.103]

    Первоначальным импульсом к развитию процессов ХОГФ эпитаксиальных пленок кремния и германия послужила необходимость улучшения характеристик биполярных кремниевых и германиевых транзисторов. Впоследствии кремниевые эпитаксиальные структуры (монокристаллическая кремниевая подложка с одним или несколькими эпитаксиальными слоями, отличающимися типом проводимости и удельным сопротивлением (степенью легирования)) оказались незаменимыми дпя производства высококачественных микропроцессоров и устройств памяти по КМОП технологии. Эпитаксиальные структуры позволяют получать [28, 29]  [c.107]

    Применение. Основным потребителем Г., как полупроводника, являются радио- и электротехника, где его используют для изготовления кристаллич. выпрямителей (диодов) и усилителей (транзисторов), к-рые нашли широкое применение в радиоприемниках, счетно-решающих устройствах, телевидении, радиолокации, электролизе и т. д. Монокристаллич. Г. может быть использован для дозиметрии радиоактивных излучений и в качестве преобразователя световой эпергии в электрическую. Однако для солиечногс> света германиевые фотоэлементы имеют значительно более низкий кпд, чем кремниевые. Подобно нек-рым другим полупроводникам, Г. применяют для изготовления термометров сопротивления термо.метры с германиевым мостом весьма устойчивы при темн-рах, близких к абсолютному нулю. Одной из важных областей применения Г. является инфракрасная техника, поскольку он способен пропускать инфракрасное излучение. Высокий показатель преломления Г., по сравнению с Na l, обусловливает меньшую кривизну оптич. поверхностей. Инфракрасная оптика из Г., благодаря коррозионной устойчивости последнего, невосприимчива к атмосферным и темп-рным [c.431]

    Такой способ введения поглотителя влаги был проверен па тянутых германиевых транзисторах и дал положительные результаты. В качестве дисперсионной среды вместо полимстилсилоксана может быть использован и ряд других кремпийоргапических соединений. Концентрация щелочного металла в растворе составляет 1,5—50%. [c.451]

Качество германия транзисторы для электронных проектов Free Sample Now

Alibaba.com предлагает большой выбор. германия транзисторы на выбор в соответствии с вашими потребностями. германия транзисторы являются жизненно важными частями практически любого электронного компонента. Их можно использовать для создания материнских плат, калькуляторов, радиоприемников, телевизоров и многого другого. Выбирая правильно. германия транзисторы, вы можете быть уверены, что создаваемый вами продукт будет высокого качества и очень хорошо работает. Ключевые факторы выбора продуктов включают предполагаемое применение, материал и тип, среди прочего. 
германия транзисторы состоят из полупроводниковых материалов и обычно имеют не менее трех клеммы, которые можно использовать для подключения к внешней цепи. Эти устройства работают как усилители или переключатели в большинстве электрических цепей. германия транзисторы охватывают два типа областей, которые возникают из-за включения примесей в процессе легирования. В качестве усилителей. германия транзисторы скрывают низкий входной ток в большую выходную энергию, и они направляют небольшой ток для управления огромными приложениями, работающими как переключатели. 
Изучите прилагаемые таблицы данных вашего. германия транзисторы для определения опорных ног, эмиттера и коллектора для безопасного и надежного соединения. Файл. германия транзисторы на сайте Alibaba.com используют кремний в качестве первичной полупроводниковой подложки благодаря их превосходным свойствам и желаемому напряжению перехода 0,6 В. Основные параметры для. германия транзисторы для любого проекта включает в себя рабочие токи, рассеиваемую мощность и напряжение источника. 
Откройте для себя удивительно доступный. германия транзисторы на Alibaba.com для всех ваших потребностей и предпочтений. Доступны различные материалы и стили для безопасной и удобной установки и эксплуатации. Некоторые аккредитованные продавцы также предлагают послепродажное обслуживание и техническую поддержку.

Германий против кремниевых транзисторов — Роберт Кили

Один из аспектов процесса проектирования здесь, в Keeley Electronics, сводится к выбору не только компонентов высочайшего качества для использования в наших педалях, но и правильных компонентов для звуков, которые мы пытаемся достичь. . Иногда это спланировано с самого начала, иногда это экспериментальный процесс, но в любом случае он всегда ведет к большему благу наших продуктов.

Имея это в виду, вы, возможно, заметили, что некоторые из наших педалей (Java Boost, Fuzz Head и т. Д.) Используют германиевые транзисторы для воспроизведения винтажных тонов.Германий — это химический элемент с символом Ge и атомным номером 32, который используется в качестве полупроводника в транзисторах и диодах, появляясь в нескольких классических эффектах, таких как ранний период Arbiter Fuzz Face, легендарный Dallas Rangemaster и Maestro Fuzz-Tone.

«Субъективно звук германия предлагает более плавные, приятные для слуха искажения. Технически это связано с большей емкостью, более низкой полосой пропускания (Германий не может обрабатывать эти более высокие частоты, которые иногда могут приводить к резкости), а также более низким коэффициентом усиления, иногда может приводить к более приятным звукам.Есть еще одно явление, называемое емкостью Миллера, которое представляет собой емкость между выводами и внутренней структурой транзисторов или ламп, которая приводит к сглаживанию и округлости, которые нам, гитаристам, кажутся лучше ». — Роберт Кили

германиевых деталей пришелся на первое десятилетие полупроводниковой электроники, прежде чем они были широко заменены кремниевыми деталями сверхвысокой чистоты. Кремний обеспечивает превосходную производительность и контроль качества за меньшие деньги, что позволяет использовать его в самых разных областях.Музыкальный мир — это совсем другой зверь, с очень субъективными вкусами, и поэтому германий остается весьма желательным для определенных звуков, появляясь везде, от клонов педалей 60-х годов до линейки студийной электроники на германиевых транзисторах от Chandler Limited.

Германий труднее достать, чем кремний, поскольку сегодня он составляет небольшую долю рынка полупроводников. Несмотря на это, он по-прежнему предлагает лучший способ добиться определенных, особенно плавных искажений, фузза или перегрузки.Германий будет звучать немного иначе, чем кремний в данной схеме, но также стоит отметить, что во многих педалях с отличным звучанием используются кремниевые компоненты.

«На самом деле забавно, но именно те ограничения, которые привели к тому, что германиевые транзисторы потеряли популярность в крупномасштабном производстве электроники, являются теми же атрибутами, благодаря которым они так хорошо звучат в гитарных педалях». — Роберт Кили

Прекрасную иллюстрацию разницы можно найти в нашей педали Time Machine Boost с отдельными каналами Vintage и Modern.Классические германиевые педали Boost вдохновили канал Vintage, в то время как канал Modern на основе кремниевого JFET обеспечивает отличную контрастность. Так что, если вы просто не можете выбрать между кремнием и германием, вам может и не понадобиться; Машина времени делает и то, и другое.

Вот видео, демонстрирующее тонкости между германиевыми и кремниевыми чипами.

Германий может использовать транзисторы, а кремний — нет плиты.Прохождение тока через эту конфигурацию можно было использовать для превращения небольшого сигнала в более крупный. Результатом стал первый транзистор — усилитель и переключатель, который, возможно, был величайшим изобретением 20-го века. Благодаря закону Мура, транзистор сделал компьютеры намного превосходящими все, что считалось возможным в 1950-х годах.

Несмотря на ведущую роль германия в ранней истории транзисторов, вскоре он был вытеснен кремнием. Но теперь, что примечательно, материал готов к возвращению.Ведущие мировые производители микросхем рассматривают возможность изменения компонента, лежащего в основе транзистора, — токоведущего канала. Идея состоит в том, чтобы заменить кремний там материалом, который может перемещать ток с большей скоростью. Создание транзисторов с такими каналами могло бы помочь инженерам продолжать создавать более быстрые и энергоэффективные схемы, что означало бы более совершенные компьютеры, смартфоны и бесчисленное множество других устройств на долгие годы.

В течение долгого времени ажиотаж по поводу альтернативных каналов вращался вокруг материалов III-V, таких как арсенид галлия, которые состоят из атомов, расположенных в столбцах слева и справа от кремния в периодической таблице элементов.Я активно участвовал в этом исследовании. Фактически, восемь лет назад я написал статью для этого журнала, возвещая о прогрессе, достигнутом в создании транзисторов с каналами III-V.

Два транзистора в инверторе на основе FinFET содержат ребристые каналы, которые выделяются из плоскости пластины (вверху, один набор ребер (розового цвета) с высоты птичьего полета; внизу, наклонный вид другого набора) . Расстояние между каждым ребром на верхнем изображении составляет десятки нанометров. Изображения: Heng Wu / Purdue University

Но, как мы в конце концов обнаружили, подход III-V имеет некоторые фундаментальные физические ограничения. Кроме того, это будет слишком дорого и сложно интегрировать с существующей кремниевой технологией. Итак, несколько лет назад моя команда из Университета Пердью в Вест-Лафайете, штат Индиана, начала экспериментировать с устройством другого типа: транзистором с каналом из германия. С тех пор мы продемонстрировали первые схемы комплементарного оксида металла и полупроводника (КМОП) — разновидность логики в современных компьютерах — сделанную из германия, выращенного на обычных кремниевых пластинах.Мы также создали ряд транзисторов различной архитектуры с использованием этого материала. К ним относятся устройства на основе нанопроволоки, которые могут быть следующими на очереди, когда нынешняя конструкция транзисторов, известная как FinFET, больше не может быть миниатюризирована.

И что самое главное, оказалось, что снова добавить германий в смесь — не так уж и сложно, как может показаться. Сообщается, что транзисторы, которые используют комбинацию кремния и германия в канале, можно найти в некоторых недавних микросхемах, и они появились в 2015 году на демонстрации будущей технологии производства микросхем, проведенной IBM и партнерами.Эти разработки могут стать первыми шагами в отраслевой тенденции к использованию все более и более высоких пропорций германия в канале. Через несколько лет мы можем обнаружить, что материал, из которого изготовлен транзистор, помог ему вступить в новую эру выдающихся характеристик.

Германий был впервые выделен и идентифицирован как немецким химиком Клеменсом Винклером в конце 19 века. Названный в честь родины Винклера, этот материал долгое время считался плохо проводящим металлом.Ситуация изменилась во время Второй мировой войны, когда были обнаружены полупроводниковые свойства германия, то есть его способность переключаться между разрешением и блокированием прохождения тока. Бум твердотельных устройств на основе германия пришелся на послевоенные годы; Производство в США выросло с нескольких сотен фунтов в 1946 году, чтобы удовлетворить спрос на более 45 метрических тонн материала к 1960 году. Но кремний в конечном итоге победил; он стал предпочтительным материалом для логических микросхем и микросхем памяти.

Есть несколько веских причин, по которым преобладал кремний.Во-первых, кремния гораздо больше, и поэтому он намного дешевле. Кремний также имеет более широкую запрещенную зону — энергетический барьер, который необходимо преодолеть, чтобы транзистор мог проводить ток. Чем больше ширина запрещенной зоны, тем труднее протекать ток через устройство, когда оно должно быть выключено, истощая энергию. В качестве дополнительного преимущества кремний также имеет лучшую теплопроводность, что облегчает отвод тепла, чтобы цепи не перегревались.

Учитывая все эти преимущества, естественно задаться вопросом, зачем мы вообще рассматривали возможность введения германия обратно в канал.Ответ — мобильность. Электроны движутся в германии почти в три раза быстрее, чем в кремнии, когда температура этих материалов близка к комнатной. А дырки — электронные пустоты в материале, которые рассматриваются как положительные заряды, — перемещаются примерно в четыре раза легче.

Speedy Circuits: этот девятикаскадный кольцевой генератор CMOS, представленный в 2015 году, был построен на пластине германия на изоляторе. Изображение: Heng Wu / Purdue University

Тот факт, что и электроны, и дырки настолько подвижны в германии, делает этот материал удобным кандидатом для построения КМОП-схем.КМОП использует два разных типа транзисторов: полевой транзистор с р-каналом (pFET), канал которого содержит избыток свободно движущихся дырок, и полевой транзистор с каналом n-типа (nFET), который имеет аналогичный избыток электронов. Чем быстрее могут двигаться эти электроны и дырки, тем быстрее могут быть схемы. А поскольку для увлечения этих носителей заряда необходимо приложить меньшее напряжение, схемы также могут потреблять значительно меньше энергии.

Конечно, германий — не единственный материал с такой высокой подвижностью. Упомянутые ранее соединения III-V, такие как арсенид индия и арсенид галлия, также обладают превосходной подвижностью электронов.Фактически, электроны в арсениде индия почти в 30 раз подвижнее, чем в кремнии. Все идет нормально. Проблема в том, что это удивительное свойство не распространяется на дырки в арсениде индия, которые не намного подвижнее дырок в кремнии. Это ограничение делает практически невозможным создание высокопроизводительного pFET, а отсутствие быстрого pFET исключает возможность использования быстродействующей схемы CMOS, которая не рассчитана на очень большую разницу в скорости между nFET и pFET.

Одно из возможных исправлений — взять лучшее из каждого материала.Исследователи из различных институтов, таких как европейская организация по исследованию полупроводников Imec и лаборатория IBM в Цюрихе, продемонстрировали способы создания схем, которые строят каналы nFET из материала III-V, а каналы pFET из германия. Этот метод может привести к очень быстрым схемам, но он также усложняет производственный процесс.

По этой и другим причинам мы отдаем предпочтение прямогерманиевому подходу. Германиевые каналы должны значительно повысить производительность, и ожидается, что производственные проблемы станут более решаемыми.

Чтобы германий — или любой альтернативный материал канала — работал в массовом производстве, мы должны найти способ включить этот материал в кремниевые пластины размером с обеденную пластину, которые используются для изготовления современных микросхем. К счастью, есть несколько способов создать слой германия на кремниевой пластине, который затем можно превратить в каналы. Использование тонкого слоя материала значительно снижает две ключевые проблемы с германием — тот факт, что этот материал дороже кремния и что он относительно плохо проводит тепло.

Но замена кремния в канале транзистора — это не просто установка тонкого высококачественного слоя германия. Канал должен без проблем работать с другими компонентами транзистора.

Транзистор в широко распространенных сегодня КМОП-чипах — это полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или MOSFET. Он состоит из четырех основных частей. Есть исток и сток, которые являются исходной и конечной точкой для тока; канал, который их связывает; и затвор, который по сути является клапаном, который контролирует, течет ли ток через канал.

На самом деле внутри современного транзистора есть еще несколько ингредиентов. Одним из наиболее важных является изолятор затвора, который предотвращает короткое замыкание затвора и канала. Атомы в полупроводниках, таких как кремний, германий, и соединениях AIIIBV, таких как арсенид галлия, расположены в трех измерениях. Невозможно создать идеально ровную поверхность, поэтому атомы, находящиеся наверху канала, будут иметь несколько оборванных связей. Итак, что вам нужно, это изолирующий слой, который соединяется с максимально возможным количеством этих оборванных связей. Этот процесс называется пассивацией.Если это не сделать хорошо, вы получите то, что можно описать как «электрически неровный» канал, полный мест, где носители заряда могут временно задерживаться, что снижает подвижность и, следовательно, скорость устройства.

Иллюстрация: Жан-Люк Форнье Альтернативные пути канала: Существует несколько способов создания транзисторов с высокоподвижными некремниевыми каналами. Один из подходов состоит в том, чтобы построить nFET-транзисторы из соединений III-V и pFET-транзисторы из германия, выращивая участки из обоих материалов на кремниевой пластине с изолятором [слева].В качестве альтернативы оба КМОП-транзистора могут быть построены из твердого слоя германия [справа], который может быть прикреплен к кремниевой пластине (также покрытой изолятором).

К счастью, природа предоставила кремнию высококачественный «родной» изолятор, который хорошо сочетается с его кристаллической структурой: диоксид кремния (SiO ₂ ). Хотя современные транзисторы содержат более экзотический изолятор, они все же включают тонкий слой этого естественного оксида для пассивирования кремниевого канала.Поскольку кремний и SiO ₂ близки структурно, хорошо сделанный слой SiO ₂ может связываться с 99 999 из каждых 100 000 оборванных связей, что примерно равно количеству их в каждом квадратном сантиметре кремния.

Арсенид галлия и другие материалы III-V не содержат природных оксидов, но германий есть, что означает, что теоретически он должен иметь идеальный материал для пассивирования канала германиевого транзистора. Проблема в том, что диоксид германия (GeO ₂ ) слабее, чем SiO ₂ , и он может поглощать или даже растворяться в воде, используемой для очистки пластин в процессе производства чипов.Что еще хуже, трудно контролировать процесс выращивания GeO ₂ . Слой GeO ₂ толщиной 1 или 2 нанометра необходим для современного устройства, но трудно сделать слои тоньше примерно 20 нм.

Исследователи изучили несколько альтернатив. Профессор Стэнфордского университета Кришна Сарасват и его коллеги, которые еще в начале 2000-х пробудили интерес к идее использования германия в качестве материала для альтернативных каналов, впервые исследовали диоксид циркония, который является высококалорийным изолятором, который используется в сегодняшних высоких энергосистемах. высокопроизводительные транзисторы.Основываясь на работе этой команды, группа из Imec в Лёвене, Бельгия, изучила, что можно сделать с ультратонким слоем кремния для улучшения границы раздела между германием и материалами с таким высоким k.

Но пассивация германием сделала большой шаг вперед в 2011 году, когда группа под руководством профессора Шиничи Такаги из Токийского университета продемонстрировала способ контролировать рост германиевого изолятора. Исследователи сначала вырастили нанометровый слой другого изолятора с высоким коэффициентом k, оксида алюминия, на германиевом канале.После выращивания этого слоя ансамбль помещался в камеру, заполненную кислородом. Часть этого кислорода прошла через слой оксида алюминия к нижележащему германию, смешиваясь с германием с образованием тонкого слоя оксида (пары германия и кислорода, но технически не GeO ₂ ). Оксид алюминия не только помогает контролировать процесс роста, но и служит защитным колпачком для этого более слабого и менее стабильного слоя.

Мост к более высокой производительности: производители микросхем могут однажды обратиться к каналам с нанопроволокой, таким как эти германиевые структуры.Нанопроволоки могут быть окружены воротами со всех сторон для дополнительного контроля. Фото: Heng Wu / Purdue University

Несколько лет назад, , вдохновившись этим открытием и столкнувшись с трудностями, связанными с созданием полевых транзисторов с III-V каналами, моя группа в Purdue начала исследовать способы создания транзисторов с германиевым каналом. Мы начали с использования пластин германия на изоляторе, разработанных французским производителем пластин Soitec. Эти пластины представляют собой стандартные кремниевые пластины, покрытые электроизоляционным слоем под слоем германия толщиной 100 нм.

С помощью этих пластин мы можем создавать транзисторы, в которых все стандартные части кремния — исток, канал и сток — сделаны из германия. Необязательно, что производитель микросхем выберет транзисторы, но для нас это был простой способ начать изучение основных свойств германиевых устройств.

Одним из первых препятствий, с которыми мы столкнулись, было найти способ справиться с сопротивлением между областями истока и стока транзистора и металлическими электродами, которые соединяют их с внешним миром.Это сопротивление возникает из-за естественного электронного барьера, называемого барьером Шоттки, который образуется, когда металл и полупроводник вступают в контакт друг с другом. Кремниевые транзисторы бесконечно оптимизировались, чтобы сделать этот барьер как можно тоньше, чтобы носители заряда могли очень легко туннелировать через него. Однако получение аналогичного поведения в германиевом устройстве требует некоторой умной инженерии. Благодаря нюансам электронной структуры дырки довольно легко переходят из металла в германий, а электроны — нет.Это означает, что полевые транзисторы, которые зависят от движения электронов через устройство, будут иметь очень высокое сопротивление, теряя тепло и потребляя лишь часть тока, необходимого для быстрых цепей.

Стандартный способ утончения барьера — добавить больше атомов примеси в области истока и стока. Физика сложна, но подумайте об этом так: больше атомов примеси означает больше свободных зарядов. Благодаря изобилию свободных носителей заряда электрическое взаимодействие между металлическими электродами и полупроводниковыми областями истока и стока становится сильнее.Эта более сильная связь способствует туннелированию зарядов через барьер.

К сожалению, в германии этот метод работает не так хорошо, как в кремнии; материал не может выдерживать высокую концентрацию электронодонорных примесей, которая может потребоваться для утончения барьера Шоттки. Но что мы можем сделать, так это пойти туда, где плотность примеси самая высокая.

Мы можем добиться этого, воспользовавшись тем фактом, что современные полупроводники легируют с помощью сверхсильных электрических полей для проталкивания ионов в материал.Некоторые из этих атомов примеси останавливаются довольно быстро; некоторые заходят довольно далеко внутрь. В конечном итоге вы получаете распределение, похожее на колоколообразную кривую: концентрация атомов примеси максимальна на некоторой глубине, а затем уменьшается по мере того, как вы опускаетесь на меньшую или большую глубину. Если мы углубим электроды истока и стока в полупроводниковый материал, мы сможем привести их в контакт с самой высокой концентрацией атомов примеси. Эта стратегия резко снижает проблему контактного сопротивления.

Иллюстрация: Жан-Люк Форнье Going Deep: Легирование для регулирования свойств полупроводника в германии сложнее, поэтому в одном из первых транзисторов, созданных Йе и его коллегами, использовались утопленные электроды истока и стока, чтобы достичь точки, в которой концентрация легирующей примеси в областях истока и стока. был самым высоким.Этот «беспереходный» транзистор полностью легирован n-примесью, но со значительно меньшей концентрацией электронов в канале.

Независимо от того, используют ли производители микросхем эту стратегию для уменьшения барьера Шоттки в германии, это полезная демонстрация того, на что способен этот материал. Когда мы начали наши исследования, лучшие германиевые nFET-транзисторы вырабатывали токи 100 микроампер на каждый микрометр ширины. В 2014 году на симпозиуме по технологиям и схемам СБИС на Гавайях мы сообщили о германиевых полевых транзисторах с рекордным током стока, примерно в 10 раз превышающим эту величину и более или менее равным кремниевой — неплохо для предварительной демонстрации.Примерно шесть месяцев спустя мы сообщили о первых схемах, содержащих как германиевые nFET, так и pFET, что является предпосылкой для создания современных логических микросхем.

С тех пор мы использовали германий для создания более совершенных конструкций транзисторов, таких как полевые транзисторы FinFET, что является современным уровнем техники. Мы даже создали транзисторы на основе нанопроволоки на основе германия, которые вполне могут заменить FinFET в ближайшие годы.

Эти усовершенствованные конструкции транзисторов, вероятно, потребуются для внедрения германия в массовое производство, поскольку они обеспечивают лучший контроль над каналом транзистора.Благодаря небольшой ширине запрещенной зоны германия транзистору с германиевым каналом может потребоваться всего четверть энергии, необходимой транзистору с кремниевым каналом для переключения в проводящее состояние. Это дает возможность для работы с низким энергопотреблением, но также облегчает утечку тока через переключатель, когда он должен быть выключен. Устройство с лучшим управлением каналом позволит производителям микросхем воспользоваться преимуществами небольшой ширины запрещенной зоны без снижения производительности коммутации.

Мы положили хорошее начало, но у нас есть еще много работы.Во-первых, необходимы дополнительные эксперименты в масштабе пластины, которые могут продемонстрировать транзисторы с высококачественными германиевыми каналами. Нам также необходимо доработать дизайн устройства, чтобы повысить скорость.

Конечно, германий — не единственный вариант для транзисторных каналов завтрашнего дня. Исследователи продолжают изучать материалы III-V, которые можно было бы использовать в дополнение к германию или самостоятельно. И есть головокружительное множество других потенциальных улучшений транзисторов — и способов их соединения — на горизонте.В этот список входят транзисторы из углеродных нанотрубок, вертикально ориентированные переключатели, трехмерные схемы, каналы, сделанные из смеси германия и олова, и транзисторы, которые работают с помощью процесса, называемого квантовым туннелированием.

В ближайшие годы мы можем внедрить некоторые из этих технологий. Но добавление германия в канал, даже первоначально смешанного с кремнием, — это решение, которое позволит производителям микросхем продолжать совершенствовать транзисторы в ближайшем будущем. Германий, изначальный материал эпохи твердого тела, мог бы стать мощным эликсиром для следующего десятилетия.

Эта статья появилась в выпуске для печати за декабрь 2016 г. как «Переключение каналов».

Об авторе

Пейде Д. Йе — профессор электротехники и компьютерной инженерии в Университете Пердью в Индиане.

Германиевые транзисторы

Есть причина, по которой нет места с названием « германий долина». Германиевые транзисторы прослужили недолго и быстро перестали пользоваться популярностью из-за несовместимых электрических свойств и стоимости.Кремниевые транзисторы показали более высокий коэффициент усиления, большую стабильность и стабильность. И они были дешевле, учитывая, что кремния в изобилии — на Земле нет недостатка в песке.

Но нас это не волнует, потому что некоторые из причин, по которым германиевые транзисторы ужасны для большинства других применений, являются причинами, по которым они создают убийственный пух.

Для Twin Bender мы выбираем транзисторы, которые имеют очень похожие характеристики и тональность с Mullard OC75, которые используются в оригинальных Tone Bender.

Но это очень долгий процесс …

• Первый шаг — их покупка, что не всегда легко, потому что эти транзисторы не производились десятилетиями, и большинство из них находится за границей. В большинстве случаев они доступны только небольшими партиями, но мы покупаем как можно больше, потому что на следующих этапах многие из них будут сочтены неподходящими для схемы Tone Bender.

• Следующим шагом будет проверка каждого на усиление и утечку.Те, которые не проверяют хорошие, отбрасываются, а хорошие сортируются по выигрышу.

• Следующее, что нужно сделать, это подключить их к цепи по одному и фактически их прослушать. Те, которые шумят или звучат не очень хорошо, выбрасываются.

Остались согласованные наборы, из которых получится потрясающий пух. Так мы добиваемся неизменно отличных результатов. Никакого фальшивого моджо, просто великолепно звучащий фуз.

Я слышал, что OC75s (или NKT275s, или AC128s и т. Д.)..) звучит лучше всего, правда? Определенные транзисторы востребованы, потому что они использовались в оригинальных педалях или благодаря репутации хорошего тона. Проблема в том, что эти транзисторы не производились десятилетиями, поэтому они довольно редки и очень дороги. Другая проблема заключается в том, что их ограниченное количество перебиралось много раз на протяжении десятилетий, и большая часть того, что осталось, не может служить хорошими педалями фузза.

Какие транзисторы делают фазз? Испытанные спецификации германиевых транзисторов являются наиболее важными факторами, определяющими, как будет звучать фузз.Это НАМНОГО важнее, чем тип транзистора. Это связано с тем, что спецификации могут сильно различаться даже при сравнении двух одинаковых транзисторов (одна из причин, по которой они больше не производятся), поэтому сравнивать 2 транзистора разных производителей еще сложнее.

Какие типы транзисторов используются в Twin Bender? Используемые сейчас транзисторы были произведены в бывшем СССР, вероятно, в 1970-х годах. У них есть диапазоны усиления, которые идеально подходят для схемы Twin Bender, и они превосходно звучат.По сравнению со средним набором OC75 с аналогичным усилением, они звучат почти одинаково. Это наши предпочтительные транзисторы, и они будут использоваться, даже если сам Джимми Пейдж захотел бы Twin Bender.

Могу ли я выбрать другой тип транзистора для Twin Bender? №

Что особенного в использовании педалей фузза Germanium? Правильный тип германиевого транзистора, используемый во многих педалях фузза, отличается тем, что для них требуется питание противоположной полярности.Вы не можете запитать две педали с разной полярностью от одного источника питания. Чтобы этого избежать, мы включили в Twin Bender встроенный инвертор напряжения, который решает эту проблему и позволяет вам питать его, разделяя источник питания с другими педалями. Примечание: аккумулятор также можно использовать без каких-либо конфликтов.

Что такое германиевый транзистор? Обычно в гитарных педалях используются транзисторы из кремния и германия. Большая часть производства германиевых транзисторов была прекращена в 1970-х годах в пользу кремния, который был более стабильным, последовательным, имел более высокое усиление и меньшую утечку.Но многие люди по сей день отдают предпочтение германиевым транзисторам в педалях фузза из-за их тона и потому, что они хотят воссоздать тона фузза своих любимых исполнителей, которые использовали фузз из германия.

Германиевые транзисторы

Комплект германиевых NPN транзисторов — 5 шт.

Описание

* На складе, корабли из Берлина, Германия *