我用硅代替锗晶体管有关系吗?


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我今天在这篇惊人的文章中发现了计算机黄金-它详细介绍了大约1967年基于400锗晶体管的数字位串行计算机的构造。在我希望花大约120美元建造它之前,我注意到它指定了锗晶体管用于施工。我当时正在考虑使用它们作为替代品-但我不完全确定这是否合适。是否会出现电压差或其他电气问题,或者我可以直接获取其面值吗?谢谢您的帮助!


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请注意,如果您不知道什么是NPN和PNP,则可能要先从一个雄心勃勃的项目开始。
德米特里·格里戈里耶夫

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为现代MCU留一点空间,以免在所有自家门过热时会令人失望。
安迪(aka Andy)

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读取组件的价格(电阻器为2d,晶体管为9d,非门1s为3d的成本)肯定是回到了另一个时代……在英国获得小数硬币之前(s =先令,d =便士) )。确实是“计算机黄金”!
Floris

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四个AND大门的AND门-划算!
J ...

1.电阻值将需要更改。一个有能力的发烧友会毫不费力地帮助您确定初始值,然后尝试一些错误是明智的。仅通过反复试验进行选择是非常不明智的,好像您不知道为什么它什么时候起作用了,您有时也不知道为什么它不起作用。2.更改为所有NPN并交换正负电源,并反转所有二极管将有所帮助。
罗素·麦克马洪

Answers:


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之所以指定它们是因为它是1967年,而硅二极管仍是新兴技术。锗最早被发现并用于二极管和晶体管,并且在商业上很丰富。硅晶体管开始取代锗,但我想这篇文章还不够快。

如前所述,您想像2n3907一样使用PNP版本。请记住,尽管锗二极管以类似的方式工作,但它们的正向电压平均为0.2到0.4伏,而硅的电压为0.6到0.8伏。因此,晶体管将不会以完全相同的方式起作用。

该站点显示了将锗电路转换为使用硅的3个问题和解决方案。http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htm大多数情况下,您需要更改多个电阻器值才能使其工作


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目前,大约在1965
2008年

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看来本文中的晶体管是PNP型,而您建议的替代品是NPN,所以这行不通。但是我认为,如果您选择PNP硅晶体管,您应该能够使它工作。

在尝试构建整个对象之前,只需构建并验证不同基本门(本文中使用的非门,NOR,OR和AND)和触发器的样本即可。您可能需要调整一些电阻值以获得最佳性能(功率与速度)。


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好吧,对于初学者来说,锗晶体管的极性与大多数常见的硅晶体管(例如2N3904)相反。因此,您需要交换电源的正负,再对所有二极管进行反向

在本文的图表上让我感到有些奇怪的是,使用了具有正电压和负电压的双电源。同样,2N3904的放大系数可能会有所不同,可能会更早(或更晚)达到饱和。例如,第5页上的“或非”门仅可用于两个高输入而不是一个输入。触发器电路还对电阻的精确值敏感。因此,建立一些测试电路,看看它们是否有效。

哦,用LED代替霓虹灯;安全得多:)


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尽管价格/性能NPN硅可能更好,但仍有许多小信号通用硅PNP晶体管可用。但是由于基极-发射极电压不同(Ge为0.3-0.4V,Si为0.6-0.7V),OP将不得不考虑重新设计整个电路,并且同时改变电源极性可能不是什么大问题。
alephzero

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“锗晶体管的极性与大多数普通的硅晶体管相反”
安迪(aka Andy)

@Andyaka我愿意接受更好的任期建议
。...– JvO

那里有锗NPN晶体管。例如NTE-103 / 103a。与硅NPN晶体管相比,它们确实会吸收更多的电流,并且具有较低的阻抗+较不稳定的q点。
X X先生

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锗晶体管的特性与硅完全不同。1970年代出售的Tandy Radio Shack“ 75合1”和“ 150合1”电子套件具有锗PNP晶体管和一个硅NPN。与硅晶体管相比,锗晶体管具有相当“糊状”的性能特征,但在另一方面,它们可以在较低电压下工作。例如,其中一个项目是一个音频振荡器,该振荡器可以在0.6伏特的太阳能电池上运行,而这种振荡器不适用于硅晶体管。


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您一年前发布了此帖子,所以我不知道您是否仍然对此感兴趣。希望您现在已经弄清了所有问题,但是我提出我的答案是为了让其他任何有机会使用此字符串的人受益。

该项目具有相当的历史意义,我记得它是在1967年的《无线世界》上发表的,当时我当时正在研究当时电子学的前沿学科(有很多阀门!)。有很多前沿文章。也许最著名的之一是亚瑟·克拉克(Arthur C. Clarke)提出的使用固定轨道卫星的建议和计算方法。如果您想了解有关计算的更多信息,建议您寻找更现代的设计。但是,如果您对计算的历史感兴趣,那就只是工作!

开关电路中的锗晶体管和硅晶体管之间的主要区别(无论是PNP晶体管还是NPN晶体管)是,小锗的VBE约为0.3伏,而硅的VBE约为0.7伏。而且,锗对热的敏感性比硅高,并且可能导致热失控并自毁。硅的耐热性要强得多,这就是为什么仍要使用硅的原因(我的天哪,50年后!!),而锗却被归类为垃圾箱或也许我不知道的非常专业的用途。

关于您的问题,请看文章第5页的图3、4和5,我认为您可以直接用小型硅PNP晶体管(例如BC557、2N3906,BC328-25或BC640)替换PNP锗晶体管,或者任何其他廉价的小信号PNP硅晶体管,而无需改变电路的其余部分。我敢肯定,您还可以使用更多可用的硅1N914或类似产品来更改AND和比较器电路中的1S130硅二极管。

数字晶体管电路的全部要点是将晶体管驱动到饱和状态,因此通常将基极电阻计算为允许Ibe放大10倍,因此首先很小,并且0.4 VBE的变化不会发生使所涉及的电阻值大不相同。硅晶体管的增益比老式的锗好十倍甚至更多,这有助于解决这种饱和问题。

唯一让我担心的是,大多数硅晶体管的反向VBE极限约为5V。在图9的单稳态电路中,C2将把Tr2的基极驱动成反向偏置,其偏置电压几乎为负电源的值。大多数硅晶体管的VBE反向最大值约为5 V,因此将电源限制在5 V就可以解决这个问题。如果电压超过5V,则可以在Tr2的基极发射极两端使用1N914二极管或类似的二极管来阻止这种情况。阴极至0V,阳极至基极。

尝试简单的ccts,看看它们是否有效。如今,晶体管的价格损失不多。


锗由于其较高的电子迁移率而广泛用于光学中。它也被证明对高速/低压设备很有用。它之所以不受欢迎的原因是:A)与硅相比,其稀缺性;以及B)他们还没有弄清楚如何将其制造成IC的事实,以及C)它对热敏感,并且不适合用于高温度( er)电压设备。
X X先生

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是的,晶体管的类型很重要,如果您决定替换原始设计,则至少需要重新计算周围的电阻器和电容器。

原因是不同的晶体管具有不同的参数,例如阈值电压可能不同,响应度,电阻等也不同(可能这些参数在英语中没有这样称呼:)

我的建议是开始构建门/存储位,进行隔离测试,观察热量的影响,然后开始将它们集成到计算机中。

您可以考虑购买已经提供门/存储器的集成电路。

此外,这实际上是一项业余爱好/指导性工作,只要$ 1的微控制器执行任何操作,您的执行速度都会提高十倍,并且更可靠。

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