stringtranslate.com

Детектор кристаллов

Детектор «кошачий ус» из галенита, использовавшийся в ранних кристаллических радиоприемниках
Прецизионный кристаллический детектор с кристаллом железного пирита , используемый в коммерческих беспроводных станциях, 1914 год. Кристалл находится внутри металлической капсулы под вертикальной иглой (справа) . Пластинчатые пружины и винт с накатанной головкой позволяют точно регулировать давление иглы на кристалл.

Кристаллический детектор — устаревший электронный компонент , использовавшийся в некоторых радиоприемниках начала 20 века , состоящий из куска кристаллического минерала , который выпрямляет радиосигнал переменного тока . [1] Он использовался в качестве детектора ( демодулятора ) для извлечения аудиосигнала модуляции из модулированного носителя для создания звука в наушниках. [2] Это был первый тип полупроводникового диода , [3] и одно из первых полупроводниковых электронных устройств . [4] Наиболее распространенным типом был так называемый детектор «кошачий ус» , 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 Бозе в его микроволновых экспериментах. [7] [8] Бозе впервые запатентовал кристаллический детектор в 1901 году. [9] Кристаллический детектор был разработан в качестве практического радиокомпонента в основном Г. В. Пикардом , [4] [10] [11], который открыл кристаллическую ректификацию 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 поняты во время их использования, [13] но последующие исследования этих примитивных точечных полупроводниковых переходов в 1930-х и 1940-х годах привели к развитию современной полупроводниковой электроники . [1] [4] [14] [15]

Радиоприемники без усилителей , в которых использовались кристаллические детекторы, называются кристаллическими радиоприемниками . [16] Кристаллический радиоприемник был первым типом радиоприемника, который использовался широкой публикой, [14] и стал наиболее широко используемым типом радиоприемника до 1920-х годов. [17] Он устарел с развитием ламповых приемников около 1920 года, [1] [14], но продолжал использоваться вплоть до Второй мировой войны и остается распространенным образовательным проектом сегодня благодаря своей простой конструкции.

Операция

Схема, показывающая, как работает кристаллический детектор. A показывает амплитудно-модулированный радиосигнал от настроенного контура приемника, который подается в виде напряжения на контакты детектора. Быстрые колебания представляют собой несущую волну радиочастоты . Аудиосигнал (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 аудиоотклонения одинаковы по обе стороны оси, в среднем равны нулю, что привело бы к отсутствию чистого движения диафрагмы наушника. B показывает ток через кристаллический детектор, который подается на наушник и шунтирующий конденсатор. Кристалл проводит ток только в одном направлении, снимая колебания с одной стороны сигнала, оставляя пульсирующий постоянный ток, амплитуда которого в среднем не равна нулю, а изменяется вместе с аудиосигналом. C показывает ток, который проходит через наушник. Обходной конденсатор на клеммах наушников в сочетании с собственным прямым сопротивлением диода создает фильтр нижних частот , который сглаживает форму волны, удаляя несущие радиочастотные импульсы и оставляя аудиосигнал. Когда этот переменный ток проходит через пьезоэлектрический кристалл наушника, он заставляет кристалл деформироваться (изгибаться), отклоняя диафрагму наушника; переменные отклонения диафрагмы заставляют ее вибрировать и производить звуковые волны ( акустические волны ). Если вместо этого используются наушники со звуковой катушкой, переменный ток от фильтра нижних частот протекает через звуковую катушку, создавая переменное магнитное поле, которое тянет и толкает диафрагму наушника, снова заставляя ее вибрировать и производить звук.

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 радио он был подключен между настроенной схемой , которая передавала колебательный ток, индуцированный в антенне от желаемой радиостанции, и наушником. Его функция заключалась в том, чтобы действовать как демодулятор , выпрямляя радиосигнал, преобразуя его из переменного тока в пульсирующий постоянный ток , чтобы извлечь аудиосигнал ( модуляцию ) из несущей радиочастоты . [2] [4] АМ-демодулятор, который работает таким образом, выпрямляя модулированную несущую, называется детектором огибающей. Ток звуковой частоты, создаваемый детектором, проходил через наушник , заставляя диафрагму наушника вибрировать, толкая воздух для создания звуковых волн .

Кристаллические радиоприемники не имели усилительных компонентов для увеличения громкости радиосигнала; звуковая мощность, производимая наушниками, исходила исключительно от радиоволн принимаемой радиостанции, перехваченных антенной. Поэтому чувствительность детектора была основным фактором, определяющим чувствительность и дальность приема приемника, что мотивировало многочисленные исследования по поиску чувствительных детекторов.

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

Типы

Кристаллический детектор состоял из электрического контакта между поверхностью полупроводникового кристаллического минерала и либо металлом, либо 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 контактом типа «кошачий ус»; кремний использовался с более тяжелым точечным контактом, в то время как карбид кремния ( карборунд ) мог выдерживать самое большое давление. [2] [19] [20] Другой тип использовал два кристалла разных минералов, соприкасающихся поверхностями, наиболее распространенным был детектор «Перикон». Поскольку детектор функционировал только при контакте в определенных точках на поверхности кристалла, точку контакта почти всегда делали регулируемой. Ниже приведены основные категории кристаллических детекторов, использовавшихся в начале 20 века:

Детектор кошачьих усов

Запатентованный Карлом Фердинандом Брауном и Гринлифом Уиттьером Пикардом [5] в 1906 году, это был наиболее распространенный тип кристаллического детектора, в основном используемый с галенитом [21] [22] , но также и с другими кристаллами. Он состоял из куска 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] Проволочный ус является анодом , а кристалл — катодом ; ток может течь от проволоки в кристалл, но не в обратном направлении.

Только определенные участки на поверхности кристалла функционировали как выпрямляющие переходы. [4] [19] Устройство было очень чувствительно к точной геометрии и давлению контакта между проводом и кристаллом, и контакт мог быть нарушен малейшей вибрацией. [4] [6] [13] Поэтому перед каждым использованием приходилось находить подходящую точку контакта методом проб и ошибок. [4] Провод подвешивался к подвижному рычагу и тащился пользователем по поверхности кристалла, пока устройство не начинало работать. [19] В кристаллическом радиоприемнике пользователь настраивал радио на сильную местную станцию, если это было возможно, а затем регулировал кошачий ус до тех пор, пока в наушниках радиоприемника не звучал шум станции или радио (статический шипящий шум). [25] Это требовало некоторого мастерства и большого терпения. [6] Альтернативным методом настройки было использование работающего от батареи электромеханического зуммера , подключенного к заземляющему проводу радиоприемника или индуктивно связанного с настроечной катушкой, для генерации тестового сигнала. [25] [26] Искра, создаваемая контактами зуммера, функционировала как слабый радиопередатчик , радиоволны которого могли быть приняты детектором, поэтому, когда на кристалле находили выпрямляющее пятно, в наушниках можно было услышать жужжание, в это время зуммер выключался.

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

Детектор карборунда

Изобретенный в 1906 году Генри Х. К. Данвуди [31] [ 32], он состоял из куска карбида кремния (SiC, тогда известного под торговым названием карборунд ), либо зажатого между двумя плоскими металлическими контактами, [4] [19] [23] или установленного в легкоплавком сплаве в металлической чашке с контактом, состоящим из закаленного стального наконечника, плотно прижатого к нему пружиной. [33] Карборунд, искусственный продукт электрических печей, произведенный в 1893 году, требовал более сильного давления, чем контакт «кошачий ус». [2] [4] [19] [33] Детектор из карборунда был популярен [21] [33], потому что его прочный контакт не требовал повторной регулировки каждый раз при использовании, как деликатные устройства «кошачий ус». [2] [19] [23] Некоторые детекторы из карборунда настраивались на заводе, а затем герметизировались и не требовали регулировки пользователем. [2] Он не был чувствителен к вибрации и поэтому использовался в корабельных радиостанциях, где корабль качало волнами, и на военных станциях, где можно было ожидать вибрации от выстрелов. [4] [19] Другим преимуществом было то, что он был устойчив к высоким токам и не мог быть «выжжен» атмосферным электричеством от антенны. [2] Поэтому это был наиболее распространенный тип, используемый в коммерческих радиотелеграфных станциях. [33]

Карбид кремния является полупроводником с широкой запрещенной зоной в 3 эВ, поэтому для повышения чувствительности детектора к переходу обычно прикладывалось прямое смещение напряжением в несколько вольт с помощью батареи и потенциометра . [19] [23] [33] [32] Напряжение регулировалось потенциометром до тех пор, пока звук в наушниках не становился самым громким. Смещение перемещало рабочую точку в изогнутое «колено» вольт-амперной характеристики устройства , что давало наибольший выпрямленный ток. [19]

Детектор кремния

Запатентованный и впервые изготовленный в 1906 году Пикардом, [10] [32] это был первый тип кристаллического детектора, который производился в коммерческих целях. [11] Кремний требовал большего давления, чем контакт «кошачий ус», хотя и не такого большого, как карборунд. [19] Плоский кусок кремния был залит в плавкий сплав в металлической чашке, и металлический наконечник, обычно латунный или золотой , прижимался к нему пружиной. [23] [34] Поверхность кремния обычно была отшлифована и отполирована. Кремний также использовался с контактами из сурьмы [19] и мышьяка [27] . Кремниевый детектор был популярен, потому что он имел почти те же преимущества, что и карборунд; его прочный контакт не мог быть ослаблен вибрацией, и он не требовал батареи смещения, поэтому он нашел широкое применение на коммерческих и военных радиотелеграфных станциях. [19]

Детекторы кристалл-кристалл

(слева) Детектор цинкита-халькопирита «Перикон», ок.  1912 г. , изготовлен фирмой Пикарда Wireless Specialty Apparatus Co. (справа) Другая форма детектора контакта кристалл-кристалл, выполненная в виде герметичного вставного блока, ок.  1919 г.

Другая категория — детекторы, в которых использовались два разных кристалла, соприкасающиеся поверхностями, образуя контакт кристалл-кристалл. [4] [23] Наиболее распространенным был детектор «Перикон», изобретенный Пикардом в 1908 году [35] . Перикон расшифровывался как « совершенный p I c K ard c ON tact». [4] Он состоял из двух кристаллов в металлических держателях, установленных лицом к лицу. Один кристалл был цинкитом ( оксид цинка , ZnO), другой — сульфидом меди и железа, либо борнитом (Cu 5 FeS 4 ), либо халькопиритом (CuFeS 2 ). [19] [23] В коммерческом детекторе Пикарда (см. рисунок) несколько кристаллов цинкита были установлены в легкоплавком сплаве в круглой чашке (справа) , в то время как кристалл халькопирита был установлен в чашке на регулируемом рычаге напротив него (слева) . Кристалл халькопирита продвигался вперед до тех пор, пока он не касался поверхности одного из кристаллов цинкита. Когда чувствительное место было обнаружено, рычаг фиксировался на месте с помощью установочного винта. Было предоставлено несколько кусочков цинкита, поскольку хрупкий кристалл цинкита мог быть поврежден чрезмерными токами и имел тенденцию «сгорать» из-за атмосферного электричества от проволочной антенны или токов, протекающих в приемник от мощных искровых передатчиков, используемых в то время. Этот детектор также иногда использовался с небольшим прямым напряжением смещения около 0,2 В от батареи, чтобы сделать его более чувствительным. [19] [33]

Хотя цинкит-халькопирит «Перикон» был наиболее широко используемым детектором кристалл-к-кристаллу, использовались и другие пары кристаллов. Цинцит использовался с углеродом, галенитом и теллуром . Кремний использовался с мышьяком , [27] сурьмой [19] и кристаллами теллура .

История

Графический символ, используемый для твердотельных диодов, возник как рисунок точечного контактного кристаллического детектора. [36] [37]

В течение первых трех десятилетий радио, с 1888 по 1918 год, называемых эпохой беспроводной телеграфии или «искровой», использовались примитивные радиопередатчики , называемые передатчиками с искровым разрядником , которые генерировали радиоволны с помощью электрической искры . [16] [38] Эти передатчики не могли производить непрерывные синусоидальные волны , которые используются для передачи аудио (звука) в современных радиопередачах AM или FM. [39] Вместо этого передатчики с искровым разрядником передавали информацию с помощью беспроводной телеграфии ; пользователь быстро включал и выключал передатчик, нажимая на телеграфный ключ , производя импульсы радиоволн, которые составляли текстовые сообщения азбукой Морзе . Поэтому радиоприемникам этой эпохи не нужно было демодулировать радиоволну, извлекать из нее аудиосигнал , как это делают современные приемники, им просто нужно было обнаруживать наличие или отсутствие радиоволн, чтобы издавать звук в наушнике, когда радиоволна присутствовала, чтобы представить «точки» и «тире» азбуки Морзе. [1] Устройство, которое делало это, называлось детектором . Кристаллический детектор был самым успешным из многих детекторных устройств, изобретенных в ту эпоху.

Кристаллический детектор произошел от более раннего устройства [40], первого примитивного детектора радиоволн, называемого когерером , разработанного в 1890 году Эдуардом Бранли и использовавшегося в первых радиоприемниках в 1894–1896 годах Маркони и Оливером Лоджем . [4] [38] Когерер, выпускавшийся во многих формах, состоял из электрического контакта с высоким сопротивлением, состоящего из проводников, соприкасающихся с тонкой резистивной поверхностной пленкой, обычно оксидированной, между ними. [38] Радиоволны изменяли сопротивление контакта, заставляя его проводить постоянный ток. Наиболее распространенная форма состояла из стеклянной трубки с электродами на каждом конце, содержащей свободные металлические опилки, контактирующие с электродами. [1] [4] До того, как была применена радиоволна, это устройство имело высокое электрическое сопротивление , в диапазоне мегаом. Когда радиоволна от антенны подавалась через электроды, она заставляла опилки «слипаться» или слипаться, и сопротивление когерера падало, заставляя постоянный ток от батареи проходить через него, что вызывало звонок или создавало отметку на бумажной ленте, представляющую «точки» и «тире» азбуки Морзе. Большинство когереров приходилось механически постукивать между каждым импульсом радиоволн, чтобы вернуть их в непроводящее состояние. [16] [38]

Когерер был очень плохим детектором, что побудило провести множество исследований по поиску лучших детекторов. [4] Он работал на основе сложных эффектов тонкой пленки на поверхности, поэтому ученые того времени не понимали, как он работает, за исключением смутной идеи о том, что обнаружение радиоволн зависит от какого-то загадочного свойства «несовершенных» электрических контактов. [4] Исследователи, изучающие влияние радиоволн на различные типы «несовершенных» контактов для разработки лучших когереров, изобрели кристаллические детекторы. [40]

Эксперименты Брауна

«Односторонняя проводимость» кристаллов была открыта Карлом Фердинандом Брауном , немецким физиком, в 1874 году в Университете Вюрцбурга . [7] [41] Он изучал медный колчедан (Cu 5 FeS 4 ), железный колчедан (сульфид железа, FeS 2 ), галенит (PbS) и сульфид меди и 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 тока как функции напряжения через контакт, образованный куском минерала, которого коснулся проволочный кошачий ус, он обнаружил, что результатом была линия, которая была плоской для тока в одном направлении, но изогнутой вверх для тока в другом направлении, вместо прямой линии, показывая, что эти вещества не подчиняются закону Ома . Благодаря этой характеристике некоторые кристаллы имели в два раза 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)
2Мн
5О
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 немецкий патент на детектор «кошачий ус» из галенита, но было слишком поздно, чтобы получить патенты в других странах.

Эксперименты Бозе

Джагадиш Чандра Бозе 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 после Герца, Бозе исследовал сходство между радиоволнами и светом, дублируя классические оптические эксперименты с радиоволнами. [45] В качестве приемника он сначала использовал когерер, состоящий из стальной пружины, прижимающейся к металлической поверхности с проходящим через нее током. Неудовлетворенный этим детектором, около 1897 года Бозе измерил изменение удельного сопротивления десятков металлов и металлических соединений, подвергшихся воздействию микроволн. [44] [46] Он экспериментировал со многими веществами в качестве контактных детекторов, сосредоточившись на галените .

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

Пикард: первые коммерческие детекторы

Детектор когерера "Микрофон" 1909 года, похожий на тот, с которым Пикард открыл ректификацию, широко применявшийся в первых приемниках. Он состоит из стальной иглы, покоящейся на двух углеродных блоках. Возможно, за ректификацию отвечал полупроводниковый слой коррозии на стали.

Гринлиф Уиттьер Пикард, возможно, является человеком, который в наибольшей степени ответственен за то, чтобы сделать кристаллический детектор практическим устройством. Пикард, инженер из American Wireless Telephone and Telegraph Co., изобрел выпрямляющий контактный детектор, [47] [48] открыв выпрямление радиоволн в 1902 году во время экспериментов с когерерным детектором, состоящим из стальной иглы, покоящейся на двух угольных блоках. [11] [12] [48] 29 мая 1902 года он управлял этим устройством, слушая радиотелеграфную станцию. Когереры требовали внешнего источника тока для работы, поэтому он соединил когерер и телефонный наушник последовательно с трехэлементной батареей для обеспечения питания для работы наушника. Раздраженный фоновым «жарким» шумом, вызванным током через углерод, он потянулся, чтобы вырезать два элемента батареи из цепи, чтобы уменьшить ток [11] [12]

Жарка прекратилась, и сигналы, хотя и значительно ослабли, стали существенно яснее, поскольку были освобождены от фонового микрофонного шума. Взглянув на свою схему, я с большим удивлением 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 локальной батареи, казался настолько противоречащим всему моему предыдущему опыту, что ... я решил немедленно 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 выяснить, какие вещества образуют наиболее чувствительные контакты обнаружения, 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 по производству своих детекторов, Wireless Specialty Products Co., и кремниевый детектор стал первым кристаллическим детектором, который продавался на коммерческой основе. [11] Пикард продолжил производить другие детекторы, используя открытые им кристаллы; наиболее популярными были детектор железного пирита «Pyron» и детектор кристалл-к-кристаллу цинкита – халькопирита «Perikon» в 1908 году [35] , что расшифровывалось как « PER fect p I c K ard c ON tact». [4]

Использование в эпоху беспроводной телеграфии

Кристаллический приемник Marconi Type 106, выпускавшийся с 1915 по 1920 год. Детектор виден в правом нижнем углу. Пока триод не начал заменять его в Первой мировой войне, кристаллический детектор был передовой технологией.

Гульельмо Маркони разработал первые практические беспроводные телеграфные передатчики и приемники в 1896 году, а радио начали использовать для связи около 1899 года. Когерер использовался в качестве детектора в течение первых 10 лет, примерно до 1906 года. [17] В эпоху беспроводной телеграфии до 1920 года практически не было вещания ; радио использовалось как служба обмена текстовыми сообщениями «точка-точка». До тех пор, пока триодная вакуумная лампа не начала использоваться около Первой мировой войны , радиоприемники не имели усиления и питались только от радиоволн, принимаемых их антеннами. [11] Радиосвязь на большие расстояния зависела от высокомощных передатчиков (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 около 1899 года, примерно в то время, когда Бозе запатентовал свой галенитовый детектор. [7] Пикард изобрел свой кремниевый детектор в 1906 году. Также в 1906 году Генри Гаррисон Чейз Данвуди , [49] отставной генерал Корпуса связи армии США, запатентовал детектор из карбида кремния ( карборунда ), [31] [32] Браун запатентовал галенитовый детектор в форме кошачьего уса в Германии, [50] а Л. У. Остин изобрел кремний-теллуровый детектор.

Около 1907 года кристаллические детекторы заменили когерер и электролитический детектор , став наиболее широко используемой формой радиодетектора. [17] [51] До того, как во время Первой мировой войны начали использовать триодную вакуумную лампу, кристаллы были лучшей технологией радиоприема, используемой в сложных приемниках на беспроводных телеграфных станциях, а также в самодельных кристаллических радиоприемниках. [52] На трансокеанских радиотелеграфных станциях для приема трансатлантических телеграмм использовались сложные индуктивно-связанные кристаллические приемники, питаемые проволочными антеннами длиной в милю. [53] Много исследований было направлено на поиск лучших детекторов, и было опробовано много типов кристаллов. [28] Целью исследователей было найти выпрямляющие кристаллы, которые были бы менее хрупкими и чувствительными к вибрации, чем галенит и пирит. Другим желаемым свойством была устойчивость к высоким токам; многие кристаллы становились нечувствительными, когда подвергались разрядам атмосферного электричества от наружной проволочной антенны или току от мощного искрового передатчика, протекающему в приемник. Лучшим из них оказался карборунд; [33] он мог выпрямляться, если его крепко зажать между плоскими контактами. Поэтому карборундовые детекторы использовались на судовых беспроводных станциях, где волны заставляли пол качаться, и на военных станциях, где ожидалась стрельба. [4] [19]

В 1907–1909 годах Джордж Вашингтон Пирс в Гарварде проводил исследования того, как работают кристаллические детекторы. [11] [42] Используя осциллограф , изготовленный с использованием новой электронно-лучевой трубки Брауна , он получил первые изображения форм волн в работающем детекторе, доказав, что он действительно выпрямляет радиоволну. В эту эпоху, до появления современной физики твердого тела , большинство ученых полагали, что кристаллические детекторы работают на основе некоторого термоэлектрического эффекта. [32] Хотя Пирс не открыл механизм, с помощью которого это работает, он доказал, что существующие теории были ошибочны; его осциллограммы волн показали, что между напряжением и током в детекторе нет фазовой задержки, что исключает тепловые механизмы. Пирс придумал название кристаллический выпрямитель .

Между 1905 и 1915 годами были разработаны новые типы радиопередатчиков, которые производили непрерывные синусоидальные волны : дуговой преобразователь (дуга Поульсена) и генератор Александера . Они постепенно заменили старые искровые передатчики с затухающими волнами . Помимо большей дальности передачи, эти передатчики могли модулироваться аудиосигналом для передачи звука с помощью амплитудной модуляции (АМ). Было обнаружено, что, в отличие от когерера, выпрямляющее действие кристаллического детектора позволяло ему демодулировать радиосигнал АМ, производя аудио (звук). [16] Хотя другие детекторы, используемые в то время, электролитический детектор , лампа Флеминга и триод также могли выпрямлять сигналы АМ, кристаллы были самым простым и дешевым детектором АМ. [16] Поскольку все больше и больше радиостанций начали экспериментировать с передачей звука после Первой мировой войны, растущее сообщество радиослушателей строило или покупало кристаллические радиоприемники, чтобы слушать их. [16] [54] Использование продолжало расти до 1920-х годов, когда их заменили радиоприемники на электронных лампах. [16] [54]

Cristodyne: диоды с отрицательным сопротивлением

Генератор на отрицательном сопротивлении, сконструированный Гуго Гернсбаком в 1924 году по указанию Лосева. Цинкитовый точечный диод, служащий активным устройством, обозначен (9).

Некоторые полупроводниковые диоды обладают свойством, называемым отрицательным сопротивлением , что означает, что ток через них уменьшается по мере увеличения напряжения на участке их кривой I–V . Это позволяет диоду, обычно пассивному устройству, функционировать как усилитель или генератор . Например, при подключении к резонансному контуру и смещении постоянным напряжением отрицательное сопротивление диода может компенсировать положительное сопротивление контура, создавая контур с нулевым сопротивлением переменного тока, в котором возникают спонтанные колебательные токи. Это свойство впервые наблюдали в кристаллических детекторах около 1909 года Уильям Генри Эклз [55] [56] и Пикард. [12] [57] Они заметили, что когда их детекторы были смещены постоянным напряжением для повышения их чувствительности, они иногда срывались на спонтанные колебания. [57] Однако эти исследователи только опубликовали краткие отчеты и не исследовали эффект.

Первым человеком, использовавшим отрицательное сопротивление на практике, был русский физик-самоучка Олег Лосев , посвятивший свою карьеру изучению кристаллических детекторов. В 1922 году, работая в новой Нижегородской радиолаборатории, он обнаружил отрицательное сопротивление в смещенных цинкитовых ( оксид цинка ) точечных контактных переходах. [57] [58] [59] [60] [61] Он понял, что усилительные кристаллы могут быть альтернативой хрупким, дорогим, энергозатратным электронным лампам. Он использовал смещенные кристаллические переходы с отрицательным сопротивлением для создания твердотельных усилителей , генераторов и усилительных и регенеративных радиоприемников за 25 лет до изобретения транзистора. [55] [59] [61] [62] Позже он даже построил супергетеродинный приемник . [61] Однако его достижения были забыты из-за успеха электронных ламп. Его технология была названа «Кристодином» научным издателем Хьюго Гернсбаком [62], одним из немногих людей на Западе, кто обратил на нее внимание. Через десять лет он отказался от исследований этой технологии, и она была забыта. [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 для измерения скорости и открыватели гаражных ворот .

Открытие светоизлучающего диода (СИД)

В 1907 году британский инженер компании Marconi Генри Джозеф Раунд заметил, что при пропускании постоянного тока через точечный контактный переход из карбида кремния (карборунда) в точке контакта выделялось пятно зеленоватого, голубоватого или желтоватого света. [63] Раунд сконструировал светоизлучающий диод (LED). Однако он опубликовал только краткую заметку из двух абзацев об этом и не проводил дальнейших исследований. [64]

Исследуя кристаллические детекторы в середине 1920-х годов в Нижнем Новгороде, Олег Лосев независимо обнаружил, что смещенные карборундовые и цинкитовые соединения излучают свет. [63] Лосев был первым, кто проанализировал это устройство, исследовал источник света, предложил теорию того, как оно работает, и представил себе практические приложения. [63] Он опубликовал свои эксперименты в 1927 году в русском журнале, [65] и 16 статей, опубликованных им по светодиодам 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 она не ускоряется при излучении света, заключив, что люминесценция представляет собой «холодный» свет, не вызванный тепловыми эффектами. [61] [66] Он правильно предположил, что объяснение светового излучения содержится в новой науке квантовой механике , [61] предположив, что это было обратным эффектом фотоэлектрического эффекта, открытого Альбертом Эйнштейном в 1905 году. [63] [67] Он написал об этом Эйнштейну, но не получил ответа. [63] [67] Лосев спроектировал практические карборундовые электролюминесцентные лампы, но не нашел никого, заинтересованного в коммерческом производстве этих слабых источников света.

Лосев погиб во время Второй мировой войны. Отчасти из-за того, что его работы были опубликованы на русском и немецком языках, а отчасти из-за отсутствия у него репутации (его происхождение из высшего класса не позволяло ему получить высшее образование или сделать карьеру в советском обществе, поэтому он никогда не занимал официальную должность выше техника), его работы не очень известны на Западе. [63]

Использование в эпоху вещания

Семья слушает первые радиопередачи по кристаллическому радиоприемнику в 1922 году. Поскольку кристаллические радиоприемники не могут управлять громкоговорителями, им приходится пользоваться общими наушниками.

В 1920-х годах усилительная триодная вакуумная лампа , изобретенная в 1907 году Ли Де Форестом , заменила более ранние технологии как в радиопередатчиках, так и в приемниках. [68] Радиовещание AM спонтанно возникло около 1920 года, и прослушивание радио стало чрезвычайно популярным времяпрепровождением. Первоначальная аудитория слушателей новых вещательных станций, вероятно, в основном состояла из владельцев кристаллических радиоприемников. [16] Но из-за отсутствия усиления кристаллические радиоприемники приходилось слушать с помощью наушников, и они могли принимать только близлежащие местные станции. Усилительные ламповые радиоприемники, которые начали массово производиться в 1921 году, имели больший диапазон приема, не требовали суетливой регулировки кошачьего уса и производили достаточно выходной звуковой мощности для работы громкоговорителей , позволяя всей семье комфортно слушать вместе или танцевать под музыку эпохи джаза. [16]

Итак, в 1920-х годах ламповые приемники заменили кристаллические радиоприемники во всех домохозяйствах, кроме бедных. [7] [16] [69] Коммерческие и военные станции беспроводной телеграфии уже перешли на более чувствительные ламповые приемники. Лампы положили конец развитию кристаллических детекторов. Капризное, ненадежное действие кристаллического детектора всегда было препятствием для его принятия в качестве стандартного компонента в коммерческом радиооборудовании [1] и было одной из причин его быстрой замены. Фредерик Зейтц, один из первых исследователей полупроводников, писал: [13]

Такая изменчивость, граничащая с чем-то мистическим, была бичом ранней истории кристаллических детекторов и заставила многих экспертов по электронным лампам более позднего поколения считать искусство кристаллической ректификации почти постыдным.

Кристаллический радиоприемник стал дешевым альтернативным приемником, используемым в чрезвычайных ситуациях и людьми, которые не могли позволить себе ламповые радиоприемники: [7] подростками, бедными и жителями развивающихся стран. [54] Создание кристаллического набора оставалось популярным образовательным проектом для ознакомления людей с радио, используемым такими организациями, как бойскауты . [ 16] Детектор галенита, наиболее широко используемый тип среди любителей, [4] стал фактически единственным детектором, используемым в кристаллических радиоприемниках с этого момента. [21] [22] Карборундовый переход нашел некоторое применение в качестве детектора в ранних радиоприемниках на электронных лампах, поскольку он был более чувствительным, чем детектор утечки сетки триода . Кристаллические радиоприемники использовались в качестве аварийного резервного радио на кораблях. Во время Второй мировой войны в оккупированной нацистами Европе радиоприемник использовался как легко конструируемое, легко скрываемое подпольное радио группами Сопротивления. [54] После Второй мировой войны разработка современных полупроводниковых диодов окончательно сделала детектор галенита «кошачий ус» устаревшим. [54]

Развитие теории полупроводникового выпрямления

Полупроводниковые приборы, такие как кристаллический детектор, работают по квантово-механическим принципам; их работа не может быть объяснена классической физикой . Рождение квантовой механики в 1920-х годах стало необходимой основой для развития физики полупроводников в 1930-х годах, в течение которых физики пришли к пониманию того, как работает кристаллический детектор. [70] Немецкое слово halbleiter , переведенное на английский язык 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 для создания теории того, как электроны движутся через кристалл. [71] В 1931 году Алан Уилсон создал квантовую зонную теорию , которая объясняет электропроводность твердых тел. [70] [71] Вернер Гейзенберг выдвинул идею дырки — вакансии в кристаллической решетке, где должен находиться электрон, который может перемещаться по решетке как положительная частица; как электроны, так и дырки проводят ток в полупроводниках.

Прорыв произошел, когда было осознано, что выпрямляющее действие кристаллических полупроводников обусловлено не только кристаллом, но и наличием примесных атомов в кристаллической решетке. [72] В 1930 году Бернхард Гудден и Уилсон установили, что электрическая проводимость в полупроводниках обусловлена ​​следами примесей в кристалле. «Чистый» полупроводник действовал не как полупроводник, а как изолятор (при низких температурах). [70] Сводящая с ума переменная активность различных частей кристалла при использовании в детекторе и наличие «активных участков» на поверхности были обусловлены естественными изменениями концентрации этих примесей по всему кристаллу. Нобелевский лауреат Вальтер Браттейн , соавтор транзистора, отметил: [72]

В то время вы могли получить кусок кремния... положить кошачий ус на одно место, и он был очень активен и очень хорошо исправлял в одном направлении. Вы немного передвигали его — может быть, на долю, тысячную долю дюйма — и вы могли найти другое активное место, но здесь он исправлял в другом направлении.

Химикаты «металлургической чистоты», используемые учеными для изготовления синтетических экспериментальных кристаллов детекторов, содержали около 1% примесей, которые и были ответственны за такие противоречивые результаты. [72] В 1930-х годах были разработаны все более совершенные методы очистки, [7] что позволило ученым создавать сверхчистые полупроводниковые кристаллы, в которые они вводили точно контролируемые количества следовых элементов (так называемое легирование ). [72] Это впервые создало полупроводниковые переходы с надежными, повторяемыми характеристиками, что позволило ученым проверить свои теории, а позднее сделало возможным производство современных диодов .

Теория выпрямления в переходе металл-полупроводник, тип, используемый в детекторе «кошачий ус», была разработана в 1938 году независимо Вальтером Шоттки [73] в исследовательской лаборатории Siemens & Halske в Германии и Невиллом Моттом [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 тока-вольтажа кристаллического детектора, наблюдаемую учеными со времен Брауна и Бозе, которая отвечает за выпрямление. [70]

Кремниевый диод 1N23. Сетка 1/4 дюйма.

Первые современные диоды

Современный точечно-контактный диод

Развитие микроволновой технологии в 1930-х годах в преддверии Второй мировой войны для использования в военных радарах привело к возрождению точечного контактного кристаллического детектора. [7] [48] [72] Приемники микроволновых радаров требовали нелинейного устройства, которое могло бы действовать как смеситель , чтобы смешивать входящий микроволновый сигнал с сигналом локального генератора , чтобы смещать микроволновый сигнал вниз на более низкую промежуточную частоту (ПЧ), на которой он мог бы быть усилен. [72] Электронные лампы, используемые в качестве смесителей на более низких частотах в супергетеродинных приемниках, не могли работать на микроволновых частотах из-за чрезмерной емкости. В середине 1930-х годов Джордж Саутворт из Bell Labs , работая над этой проблемой, купил старый детектор «кошачий ус» и обнаружил, что он работает на микроволновых частотах. [7] [72] Ганс Холлманн в Германии сделал то же самое открытие. [7] Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института запустила проект по разработке микроволновых детекторных диодов, сосредоточившись на кремнии, который имел лучшие детектирующие свойства. [7] Примерно к 1942 году точечные контактные кремниевые кристаллические детекторы для радиолокационных приемников, таких как 1N21 и 1N23, производились массово, состоящие из пластины легированного бором кремниевого кристалла с вольфрамовой проволокой, плотно прижатой к нему. Контакт в виде кошачьего уса не требовал регулировки, и это были герметичные устройства. Вторая параллельная программа разработки в Университете Пердью производила германиевые диоды. [7] Такие точечные диоды все еще производятся и могут считаться первыми современными диодами.

После войны германиевые диоды заменили детекторы с галенитовыми усами в нескольких выпускаемых кристаллических радиоприемниках. Германиевые диоды более чувствительны, чем кремниевые диоды, как детекторы, поскольку германий имеет меньшее прямое падение напряжения, чем кремний (0,4 против 0,7 вольт). Сегодня все еще производятся несколько детекторов с галенитовыми усами, но только для старинных копий кристаллических радиоприемников или устройств для научного образования.

Представленный в 1946 году компанией Sylvania диод 1N34 (позже за ним последовал 1N34A) стал одним из наиболее широко используемых кристаллических детекторных диодов. Недорогой, но эффективный IN34 также мог использоваться как диод общего назначения. [75]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefg Браун, Агнес; Браун, Эрнест; Макдональд, Стюарт (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники. Cambridge University Press. стр. 11–12. ISBN 978-0521289030.
  2. ^ abcdefghijklm Сиверс, Морис Л. (1995). Crystal Clear: старинные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы, т. 1. Sonoran Publishing. стр. 3–5. ISBN 978-1886606012.
  3. ^ Хикман, Ян (1999). Аналоговая электроника. Newnes. стр. 46. ISBN 978-0750644167.
  4. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab Ли, Томас Х. (2004). Планарная микроволновая техника: практическое руководство по теории, измерениям и схемам, т. 1. Cambridge University Press. стр. 4–9, 297–300. ISBN 978-0521835268.
  5. ^ ab патент США 1,104,073 Гринлиф Уиттьер Пикард, Детектор для беспроводной телеграфии и телефонии , подан: 21 июня 1911 г., выдан: 21 июля 1914 г.
  6. ^ abc Orton, John W. (2004). История полупроводников. Oxford University Press. С. 20–23. ISBN 978-0198530831.
  7. ^ abcdefghijklmn Seitz, Frederick; Einspruch, Norman (4 мая 1998 г.). Запутанная история кремния в электронике. Наука о кремниевых материалах и технологиях: Труды Восьмого международного симпозиума по науке о кремниевых материалах и технологиям, том 1. Сан-Диего: Электрохимическое общество. стр. 73–74. ISBN 9781566771931. Получено 27 июня 2018 г.
  8. ^ хотя на микроволновых частотах, которые он использовал, эти детекторы не функционировали как выпрямляющие 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, т. 1. Издательство Кембриджского университета. стр. 4–5. ISBN 978-0521835268.
  9. ^ ab Патент США 755,840 Джагадис Чандер Бозе, Детектор электрических помех , подан: 30 сентября 1901 г., выдан 29 марта 1904 г.
  10. ^ abc Патент США 836,531 Гринлиф Уиттьер Пикард, Средства для получения информации, передаваемой с помощью электрических волн , подан: 30 августа 1906 г., выдан: 20 ноября 1906 г.
  11. ^ abcdefghijk Дуглас, Алан (апрель 1981 г.). «Кристаллический детектор». IEEE Spectrum . 18 (4): 64–69. doi :10.1109/MSPEC.1981.6369482. hdl : 10366/158938 . ISSN  0018-9235. S2CID  44288637.архивировано: часть1, часть2, часть3, часть4
  12. ^ abcdefg Пикард, Гринлиф Уиттиер (август 1919). «Как я изобрел кристаллический детектор» (PDF) . Electrical Experimenter . 7 (4): 325–330, 360 . Получено 13 июня 2016 .
  13. ^ abc Риордан, Майкл ; Лиллиан Ходдесон (1988). Кристаллический огонь: изобретение транзистора и рождение информационной эпохи. США: WW Norton & Company . стр. 19–21, 92. ISBN 978-0-393-31851-7.
  14. ^ abc Basalla, George (1988). Эволюция технологий. Великобритания: Cambridge University Press. С. 44–45. ISBN 978-0-521-29681-6.
  15. ^ Уинстон, Брайан (2016). Непонимание СМИ. Routledge. С. 256–259. ISBN 978-1315512198.
  16. ^ abcdefghijk Стерлинг, Кристофер Х.; О'Дел, Кэри (2010). Краткая энциклопедия американского радио. Routledge. С. 199–201. ISBN 978-1135176846.
  17. ^ abc "...кристаллические детекторы использовались [в приемниках] в большем количестве, чем любой другой [тип детектора] примерно с 1907 года". Marriott, Robert H. (17 сентября 1915 г.). "United States Radio Development". Труды Института радиоинженеров . 5 (3): 184. doi :10.1109/jrproc.1917.217311. S2CID  51644366. Получено 19.01.2010 .
  18. ↑ Национальное бюро стандартов США (март 1918 г.). Циркуляр № 74: Радиоприборы и измерения. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство правительства США. стр. 105.
  19. ^ abcdefghijklmnopqrstu v Ould, Richard Sheldon (1922). Принципы, лежащие в основе радиосвязи, 2-е изд. (Брошюра по радиосвязи № 40). Написано Бюро стандартов США для Корпуса связи армии США. С. 433–439.
  20. ^ ab Bucher, Elmer Eustice (1920). Руководство для беспроводных экспериментаторов. Нью-Йорк: Wireless Press. С. 167.
  21. ^ abcdefgh Хирш, Уильям Кроуфорд (июнь 1922 г.). «Радиоаппарат — из чего он сделан?». The Electrical Record . 31 (6): 393–394 . Получено 10 июля 2018 г.
  22. ^ abc Cockaday, Laurence M. (1922). Радиотелефония для всех. Нью-Йорк: Frederick A. Stokes Co., стр. 94.
  23. ^ abcdefghi Стэнли, Руперт (1919). Учебник беспроводной телеграфии Том 1: Общая теория и практика. Лондон: Longmans, Green and Co. стр. 311–318.
  24. ^ " Детектор "кошачий ус" - это примитивный точечный диод. Точечный контактный переход - это простейшая реализация диода Шоттки, который представляет собой прибор с основными носителями заряда, образованный переходом металл-полупроводник. " Шоу, Райли (апрель 2015 г.). "Детектор "кошачий ус". Личный блог Райли Шоу . Получено 1 мая 2018 г.
  25. ^ abc Lescarboura, Austin C. (1922). Радио для всех. Нью-Йорк: Scientific American Publishing Co., стр. 144–146.
  26. ^ Бухер, Элмер Юстис (1920). Руководство беспроводного экспериментатора. Wireless Press. стр. 164.
  27. ^ abcd Морган, Альфред Пауэлл (1914). Конструкция беспроводного телеграфа для любителей, 3-е изд. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Co., стр. 198–199.
  28. ^ ab Эдельман, Филлип Э. (1920). Экспериментальные беспроводные станции. Нью-Йорк: Norman W. Henly Publishing Co., стр. 258–259.
  29. ^ Коул, Артур Б. (1913). Эксплуатация беспроволочного телеграфного аппарата. Нью-Йорк: Коул и Морган. С. 15.
  30. ^ Сиверс, Морис Л. (2008). Crystal Clear: старинные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы. Sonoran Publishing. стр. 6. ISBN 978-1-886606-01-2.
  31. ^ ab патент США 837,616 Генри HC Данвуди, Система беспроводного телеграфа , подан: 23 марта 1906 г., выдан: 4 декабря 1906 г.
  32. ^ abcde Коллинз, Арчи Фредерик (16 марта 1907 г.). «Карборундовые и кремниевые детекторы для беспроводной телеграфии». Scientific American . 96 (11). Munn and Co.: 234. doi :10.1038/scientificamerican03161907-234 . Получено 31 июля 2020 г.
  33. ^ abcdefg Бухер, Элмер Юстис (1921). Практическая беспроводная телеграфия: Полный учебник для студентов радиосвязи. 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. ^ ab Патент США 912,726 Гринлиф Уиттьер Пикард, Колебательный приемник , подан: 15 сентября 1908 г., выдан: 16 февраля 1909 г.
  36. ^ AP Morgan, Wireless Telegraph Construction for Amateurs, 3-е изд. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Co., 1914, стр. 135, рис. 108
  37. ^ Ли, Томас Х. "Нелинейная история радио". Конструкция интегральных схем радиочастот КМОП (PDF) . стр. 5. OCLC  247748263. Архивировано (PDF) из оригинала 6 октября 2022 г. Получено 8 августа 2023 г. В любом случае, мы можем видеть, как современный символ диода развился из изображения этого физического расположения, где стрелка представляет собой точечный контакт в виде кошачьего уса, как показано на рисунке.
  38. ^ abcd Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Институт инженеров-электриков. С. 18–21. ISBN 978-0906048245.
  39. ^ Эйткен, Хью Дж. Дж. (2014). Непрерывная волна: технология и американское радио, 1900-1932. Princeton University Press. С. 4–7, 32–33. ISBN 978-1400854608.
  40. ^ ab Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Институт инженеров-электриков. С. 205–209, 212. ISBN 978-0906048245.
  41. ^ Браун, Ф. (1874), «Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle» [О проводимости тока через сульфиды металлов], Annalen der Physik und Chemie (на немецком языке), 153 (4): 556–563, Бибкод : 1875AnP ... 229..556Б, doi :10.1002/andp.18752291207
  42. ^ abc Пирс, Джордж У. (июль 1907 г.). «Кристаллические выпрямители для электрических токов и электрических колебаний. Часть 1: Карборунд». Physical Review . 25 (1): 31–60. Bibcode :1907PhRvI..25...31P. doi :10.1103/physrevseriesi.25.31 . Получено 25 июля 2018 г. .
  43. ^ Emerson, DT (декабрь 1997 г.). «Работа Джагадиша Чандры Бозе: 100 лет исследований в области миллиметровых волн». IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques . 45 (12): 2267–2273. Bibcode : 1997ITMTT..45.2267E. doi : 10.1109/22.643830 . Получено 29 июля 2018 г.также перепечатано на IndianDefense Архивировано 09.08.2018 на Wayback Machine
  44. ^ abc Саркар, Тапан К.; Сенгупта, Дипак Л. «Оценка пионерской работы Дж. К. Бозе в миллиметровом и микроволновом диапазонах» в Саркар, ТК ; Майу, Роберт; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи. John Wiley and Sons. 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. Bibcode :1899RSPS...66..452C. doi :10.1098/rspl.1899.0124. S2CID  121203904.
  47. ^ "Greenleaf Whittier Pickard". Encyclopaedia Britannica online . Encyclopaedia Britannica Inc. 2018. Получено 31 июля 2018 г.
  48. ^ abc Roer, TG (2012). Микроволновые электронные приборы. Springer Science and Business Media. С. 5–7. ISBN 978-1461525004.
  49. ↑ Некоторые биографические данные о генерале Генри Х.К. Данвуди доступны на Арлингтонском национальном кладбище.
  50. ^ Патент Германии 178871 Карл Фердинанд Браун, Wellenempfindliche Kontaktstel , подан: 18 февраля 1906 г., выдан: 22 октября 1906 г.
  51. ↑ В издании руководства ВМС США по радио 1911 года говорилось: « В настоящее время используются только два типа детекторов: кристаллические или выпрямительные детекторы и электролитические. Когереры и микрофоны [еще один тип когерерного детектора] практически устарели, и было установлено сравнительно мало магнитных и аудионных или ламповых [триодных] детекторов » . Робинсон, Сэмюэл Шелберн (1911). Руководство по беспроводной телеграфии для использования военно-морскими электриками, 2-е изд. Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морской институт США. стр. 128.
  52. ↑ В руководстве по радио ВМС США 1913 года издания говорилось: « Только один тип детектора сейчас используется: кристалл. Когереры и микрофоны практически устарели, и было установлено сравнительно мало магнитных и аудионных или ламповых [триодных] детекторов » . Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Институт инженеров-электриков. С. 212. ISBN 978-0906048245.
  53. ^ Маркони использовал карборундовые детекторы, начиная примерно с 1907 года, в своей первой коммерческой трансатлантической беспроводной связи между Ньюфаундлендом, Канада, и Клифтоном, Ирландия. Бошамп, Кен (2001). История телеграфии. Институт инженеров-электриков. стр. 191. ISBN 978-0852967928.
  54. ^ abcde Craddock, Christine D. (24 марта 1987 г.). "Crystal Radio: An Historical survey" (PDF) . Дипломная работа с отличием. Университет штата Болл, Манси, Индиана . Получено 2 августа 2018 г.
  55. ^ ab Гребенников, Андрей (2011). Проектирование радиочастотных и микроволновых передатчиков. John Wiley & Sons. стр. 4. ISBN 978-0470520994. Архивировано из оригинала 2016-09-17.
  56. ^ Пикард, Гринлиф У. (январь 1925 г.). «Открытие колеблющегося кристалла» (PDF) . Radio News . 6 (7): 1166 . Получено 15 июля 2014 г. .
  57. ^ abc White, Thomas H. (2003). "Раздел 14 – Расширенное развитие аудио и электронных ламп (1917–1924)". История раннего радио в США . earlyradiohistory.us . Получено 23 сентября 2012 г. .
  58. ^ Лосев, О.В. (январь 1925). «Осциллирующие кристаллы» (PDF) . Радионовости . 6 (7): 1167, 1287 . Получено 15 июля 2014 .
  59. ^ ab Gabel, Victor (1 октября 1924 г.). «Кристалл как генератор и усилитель» (PDF) . The Wireless World and Radio Review . 15 : 2–5. Архивировано (PDF) из оригинала 23 октября 2014 г. . Получено 20 марта 2014 г. .
  60. ^ Бен-Менахем, Ари (2009). Историческая энциклопедия естественных и математических наук, т. 1. Springer. стр. 3588. ISBN 978-3540688310. Архивировано из оригинала 2017-11-23.
  61. ^ abcdefg Ли, Томас Х. (2004) Проектирование КМОП-радиочастотных интегральных схем, 2-е изд., стр. 20
  62. ^ аб Гернсбак, Хьюго (сентябрь 1924 г.). «Сенсационное радиоизобретение». Радионовости : 291.и «Принцип кристодина», Radio News , сентябрь 1924 г., страницы 294-295, 431.
  63. ^ abcdefg Желудев, Николай (апрель 2007 г.). "Жизнь и времена светодиода – 100-летняя история" (PDF) . Nature Photonics . 1 (4): 189–192. Bibcode :2007NaPho...1..189Z. doi :10.1038/nphoton.2007.34. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-03-31 . Получено 2007-04-11 .
  64. ↑ Раунд, Генри Дж. (9 февраля 1907 г.). «Заметка о карборунде». Electrical World . 49 (6): 309. Получено 1 сентября 2014 г.
  65. ^ Лосев, О. В. (1927). «Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами». Телеграфия и Телефония без Проводов (Беспроводная телеграфия и телефония) . 5 (44): 485–494.Английская версия опубликована как Lossev, OV (ноябрь 1928). "Luminous carborundum detector and detection effect and frequencies with crystals". Philosophical Magazine . Series 7. 5 (39): 1024–1044. doi :10.1080/14786441108564683.
  66. ^ ab Шуберт, Э. Фред (2003). Светодиоды. Cambridge University Press. стр. 2–3. ISBN 978-0521533515.
  67. ^ ab Graham, Loren (2013). Одинокие идеи: может ли Россия конкурировать?. MIT Press. стр. 62–63. ISBN 978-0262019798.
  68. ↑ В издании руководства ВМС США по радио 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 аудионов... растет » . Робинсон, Сэмюэл Шелберн (1918). Руководство по беспроводной телеграфии для использования военно-морскими электриками, 4-е изд. Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морской институт США. стр. 156.
  69. ^ В «Справочнике Британского Адмиралтейства по беспроводной телеграфии» 1920 года говорилось, что: « Кристаллические детекторы заменяются [триодными] ламповыми детекторами, которые более стабильны, просты в настройке и в целом более удовлетворительны ». В издании 1925 года говорилось, что лампы « заменяют кристалл для всех обычных целей » Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Институт инженеров-электриков. С. 212. ISBN 978-0906048245.
  70. ^ abcde Лукасяк, Лидия; Якубовски, Анджей (январь 2010 г.). "История полупроводников" (PDF) . Журнал телекоммуникаций и информационных технологий . ISSN  1509-4553 . Получено 2 августа 2018 г. .
  71. ^ abcd "1931: Опубликована "Теория электронных полупроводников"". Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров. 2018. Получено 1 августа 2018 г.
  72. ^ abcdefgh Майкл Риордан, Лиллиан Ходдесон (1998) Crystal Fire: Изобретение транзистора и рождение информационной эпохи, стр. 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. ^ Mott, Neville F. (1 мая 1939 г.). «Теория кристаллических выпрямителей». Труды Лондонского королевского общества, серия A. 171 ( 944): 27–38. Bibcode : 1939RSPSA.171...27M. doi : 10.1098/rspa.1939.0051. JSTOR  97313. Получено 3 августа 2018 г.перепечатано в Alexandrov, AS (1995). Сэр Невилл Мотт: 65 лет в физике. World Scientific. стр. 153–179. ISBN 978-9810222529.
  75. ^ https://www.semiconductormuseum.com/MuseumLibrary/HistoryOfCrystalDiodesVolume1.pdf

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Детектор кошачьих усов» .
Патенты