Archeologia dei semiconduttori, o un omaggio a un predecessore sconosciuto. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
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All'inizio dell'era della radio, gli ascoltatori ricevevano le trasmissioni su ricevitori rilevatori. Questi ricevitori contenevano un'antenna, un sintonizzatore, un rilevatore e delle cuffie (Fig. 1).
Riso. 1. Ricevitore rivelatore classico
Il rivelatore era un cristallo galenico anisotropo (solfuro di piombo) fissato in una piccola tazza. Al cristallo erano collegati uno o più fili metallici ("baffi di gatto"). Questi fili erano fatti di oro, ottone, rame o acciaio. Un tale rilevatore consentiva alla corrente elettrica di fluire meglio in una direzione che nell'altra, il che rendeva possibile rettificare i segnali ad alta frequenza ed estrarre da essi la parola o la musica. Questo fenomeno è stato chiamato "conduzione unidirezionale".
Questa scoperta delle proprietà rettificanti in alcuni cristalli fu fatta da F. Brown nel 1874.
L'applicazione pratica di questa scoperta è stata trovata da Greenleaf Witter Picard (1877 - 1956)
Nel 1938 la natura di questi processi non era ancora chiara. non c'erano abbastanza conoscenze nel campo della fisica molecolare e della chimica dello stato solido. Si credeva che ci fosse una sorta di azione termica o che si trattasse di un fenomeno elettrico. Nel 1920-1922 furono condotte enormi quantità di ricerche in Russia e negli Stati Uniti. Ma l'evoluzione dell'elettronica radio è stata determinata dal rapido sviluppo dei tubi a vuoto. Per questo motivo i risultati e le conoscenze dei primi tempi furono quasi dimenticati.
Fu solo nel 1945 che iniziarono le vere e proprie ricerche, producendo risultati che divennero i precursori dei moderni semiconduttori. Tra questi:
Invenzione del transistor puntiforme da parte degli scienziati Bardeen, Brattain e Shockley (Premio Nobel 1926.)
La scoperta dell'effetto tunnel da parte dello scienziato giapponese L. Esaki (Premio Nobel nel 1973.)
Cercheremo di creare un elenco dei materiali utilizzati negli anni 1920-1938. (Questa descrizione non pretende di essere esaustiva.)
RIVELATORI:
Tre tipi:
- Contatto tra cristallo e punta.
- Un contatto (o connessione) tra due cristalli identici.
- Un contatto (o connessione) tra due diversi cristalli.
Molti cristalli sono stati testati:
- Bornite
- Carborundum (combinazione carbonio-silicio)
- Cassiterite
- Cerussite
- Calcopirite
- Galena
- Ghan
- grafite
- Esit
- ematite
- Hertzite
- malachite
- Molibdenite
- pirite
- silicio
- solfuro di bismuto
- Tellurio
- Ulmanite
- Zincite...
Combinazioni più popolari:
Contatti:
- Galena - Rame (ottone, argento)
- Molibdenite - Argento
- Pirite di ferro - Oro
- Carborundum - acciaio
- Rame - Silicio
- Zincite - Acciaio
E transizioni:
- Calcopirite - Zincite (nota come Pericone)
Oggi chiamiamo questi dispositivi DIODI.
Le caratteristiche elettriche e meccaniche di questi diodi dipendono dalla pressione di contatto (o di giunzione) e dalla tensione di polarizzazione.
Un esempio di caratteristiche preistoriche è mostrato in Figura 2.
Riso. 2: I Contact Perikon (Zincite-Calcopirite); II Contatto acciaio al carborundum; III Contatto Zincit-Acciaio
La zincite è stata ottenuta dall'ossido di zinco naturale (ZnO) riscaldandolo in un arco elettrico in presenza di perossido o biossido di manganese.
A nostro avviso il contatto tra Zincite e Acciaio (e talvolta carbonio) è il più interessante. Ma le vecchie caratteristiche in Fig. 2 non mostrano l'aspetto più emozionante.
Nel 1923, Oleg Losev (1903-1942) riuscì a creare un generatore ad alta frequenza utilizzando un tale rilevatore. Ma il rilevatore era polarizzato. Ciò significa che sulla curva caratteristica del diodo è presente una zona di resistenza negativa. E questo fa venire in mente il diodo tunnel, inventato mezzo secolo dopo.
La Figura 3 mostra le caratteristiche di un diodo convenzionale e tunnel, dove questa zona è visibile.
Riso. 3. Diodo a tunnel
La curva verde ha una zona di resistenza negativa compresa tra 200 e 300 mV.
Predecessori sconosciuti approfittarono di questa scoperta e furono in grado di creare in anticipo alcuni dispositivi a semiconduttore. Eccoli :
- eterodine
- ricevitori rigenerativi
- modulatori a bassa frequenza
- autodine
- ULF
- UHF (8...12 MHz)
- ricetrasmettitori...
Questi schemi facevano parte del cosiddetto CRISTADINO sistema (a volte chiamato "KRISTADIN"). Ma a quei tempi tutto ciò veniva ignorato e dimenticato a causa del rapido sviluppo della tecnologia delle lampade.
Le Figure 4-7 mostrano quattro schemi originali del sistema "Crystadyne". Sono stati stampati prima del 1938.
Riso. 4. Eterodina con Zincite
Riso. 5. Ricevitore a cristallo
Riso. 6. Oscillatore locale con Zincite per onde corte
Riso. 7. Modulatore di zincite - "ticker" a bassa frequenza
Autore: Allen Renee
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I lampioni sono un elemento familiare del paesaggio urbano, ma danno un contributo negativo all'ambiente: creano inquinamento luminoso, consumano molta energia e, oltre a tutto ciò, illuminano male le strade - lasciano accese aree non illuminate le strade e le strade. Gli ultimi progressi nell'illuminazione a LED hanno in gran parte risolto i problemi dell'efficienza energetica, ma ancora una parte significativa della luce dei lampioni non va dove dovrebbe. I problemi di inquinamento luminoso esistono in tutte le grandi città: la luce notturna interferisce con uccelli, insetti, piante, brilla attraverso le finestre delle camere da letto e illumina le stelle, privandoci del piacere di ammirare il cielo stellato.
Il nuovo sistema LED risolve questo problema. Fornisce un'illuminazione uniforme di una specifica sezione della strada a bassi costi energetici. Di solito i lampioni sono posizionati a scacchiera lungo le strade e le autostrade. Ciò limita la libertà di posizionare i pali e crea anche zone d'ombra che possono essere evitate solo installando più lanterne. La nuova lanterna può essere adattata a qualsiasi contorno del sito, ad esempio può illuminare solo un rettangolo di una strada, un quadrato di un parcheggio o qualsiasi altra forma di superficie. Allo stesso tempo, il fattore di utilizzo ottico (OUF, il rapporto tra la luce emessa e il flusso luminoso sull'oggetto) della nuova lampada raggiunge il 51-81%. Per fare un confronto: nei migliori lampioni moderni, l'OUF non supera il 45%, cioè la maggior parte della luce "vola" ovunque e non verso l'oggetto desiderato.
La caratteristica principale della nuova torcia è un design insolito. L'apparecchio è composto da tre cluster di LED, ciascuno con una speciale lente a riflessione interna totale (TIR). Questo obiettivo focalizza la luce in modo che i raggi siano paralleli tra loro. Questo processo è chiamato collimazione. Queste lenti inviano la massima luce sul soggetto, mentre un diffusore aggiuntivo elimina l'abbagliamento e riduce ulteriormente l'inquinamento luminoso. La combinazione di collimatore e diffusore permette anche di personalizzare la forma del punto luminoso, ad esempio per un'autostrada sarà un rettangolo. Questi rettangoli di luce sono facili da collegare per illuminare perfettamente la strada: senza zone scure e abbagliamento.
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