Кристаллический детектор - Crystal detector

Эта статья об исторических кристаллических детекторах. Для современных кристаллических детекторов см. Диод § Демодуляция радио.
Детектор усов Galena, использованный в раннем кристаллическом радио
Прецизионный кристаллический детектор с железный пирит кристалл, используемый в коммерческих радиостанциях, 1914 год. Кристалл находится внутри металлической капсулы под вертикальной стрелкой. (верно). Пластинчатые пружины и винт с накатанной головкой позволяют точно регулировать давление иглы на кристалл.

А кристаллический детектор устаревший[1] электронный компонент использовался в начале 20 века радиоприемники который состоит из куска кристаллического минеральная который исправляет то переменный ток радиосигнал и использовался как детектор (демодулятор ) для извлечения аудио модуляция для воспроизведения звука в наушниках.[2][3] Это был первый тип полупроводниковый диод,[2][4] и один из первых полупроводниковые электронные устройства.[5] Наиболее распространенным типом был так называемый детектор усов для кошек, который состоял из куска кристаллического минерала, обычно галенит (сульфид свинца ), касаясь его поверхности тонкой проволокой.[1][5][6]

«Асимметричная проводимость» электрического тока через электрические контакты между кристаллом и металлом была обнаружена в 1874 г. Карл Фердинанд Браун.[7] Кристаллы были впервые использованы в качестве приемников радиоволн в 1894 г. Джагадиш Чандра Босе в его микроволновая печь эксперименты.[2][8][9] Бозе впервые запатентовал кристаллический детектор в 1901 году.[10] Кристаллический детектор был разработан в качестве практического радиокомпонента в основном благодаря Г. У. Пикард,[5][11][12] который начал исследования детекторных материалов в 1902 году и нашел сотни веществ, которые можно было использовать для формирования выпрямляющих переходов.[3][13] Физические принципы, по которым они работали, не были поняты в то время, когда они использовались,[14] но последующие исследования этих примитивных точечных контактов полупроводниковые переходы в 1930-х и 1940-х годах привели к развитию современных полупроводниковая электроника.[1][5][15][16]

В без усиления радиоприемники, которые использовали кристаллические детекторы, были названы хрустальные радиоприемники.[17] Кристаллическое радио было первым типом радиоприемника, который использовался широкой публикой,[15] и стал наиболее широко используемым типом радио до 1920-х годов.[18] Он устарел с развитием вакуумная труба приемники около 1920 г.,[1][15] но продолжал использоваться до Второй мировой войны.

Как это устроено

Схема, показывающая, как работает кристаллический детектор

Контакт между двумя разнородными материалами на поверхности полупроводникового кристалла детектора образует грубую полупроводниковый диод, который действует как выпрямитель, проведение электрический ток только в одном направлении и сопротивлении току, текущему в другом направлении.[3] В кристалл радио, это было связано между настроенная схема, который пропускал колебательный ток, индуцированный в антенна с нужной радиостанции и наушник. Его функция заключалась в том, чтобы действовать как демодулятор, исправление радиосигнал, конвертируя его из переменный ток к пульсации постоянный ток, чтобы извлечь звуковой сигнал (модуляция ) от радиочастота несущая волна.[3][5] В звуковая частота ток, создаваемый детектором, проходил через наушники вызывая наушник диафрагма вибрировать, толкая воздух, создавать звуковые волны. На этой диаграмме показано упрощенное объяснение того, как это работает:[7][19][20]

(А) Этот график показывает амплитудно-модулированный радиосигнал от настроенной цепи приемника, который подается как напряжение на контакты детектора. Быстрые колебания - это радиочастота несущая волна. В звуковой сигнал (звук) содержится в медленных вариациях (модуляция ) размера волн. Если бы этот сигнал был подан непосредственно на наушник, его нельзя было бы преобразовать в звук, потому что отклонения звука одинаковы по обе стороны от оси, в среднем до нуля, что не привело бы к чистому движению диафрагмы наушника.
(В) На этом графике показан ток через кварцевый детектор, который подается на наушники и байпасный конденсатор. Кристалл проводит ток только в одном направлении, снимая колебания на одной стороне сигнала, оставляя пульсирующий постоянный ток, амплитуда которого не равна нулю в среднем, но изменяется в зависимости от звукового сигнала.
(С) Этот график показывает ток, который проходит через наушник. Обход конденсатор через клеммы наушников в сочетании с внутренним прямым сопротивлением диода создает фильтр нижних частот который сглаживает форму волны, удаляя импульсы несущей радиочастоты и оставляя звуковой сигнал. Когда этот переменный ток проходит через звуковую катушку наушника, он создает переменное магнитное поле, которое воздействует на диафрагму наушника, заставляя ее вибрировать и производить звуковые волны.
Схема простого кристаллического радио. Кристаллический детектор D подключен между настроенной схемой L, C1 и наушники E. C2 это байпасный конденсатор.
Иллюстрированная диаграмма 1922 года, показывающая схему радиоприемника из кристаллов кошачьих усов. В этой общей схеме не использовалась настройка конденсатор, но использовала емкость антенны для формирования настроенная схема с катушкой.

Хрустальные радиоприемники не имели усиление компоненты для увеличения громкости радиосигнала; Звуковая мощность, производимая наушником, исходила исключительно от радиоволн принимаемой радиостанции, перехваченных антенной. Таким образом, чувствительность детектора была основным фактором, определяющим чувствительность и дальность приема приемника, что побудило множество исследований по поиску чувствительных детекторов.

Помимо основного использования в кристаллических радиоприемниках, кристаллические детекторы также использовались в качестве детекторов радиоволн в научных экспериментах, в которых выходной постоянный ток детектора регистрировался чувствительным гальванометр, и в тестовых приборах, таких как волномеры используется для калибровки частоты радиопередатчики.[21]

Типы

Кристаллический детектор состоял из электрического контакта между поверхностью полупроводник кристаллический минеральная и либо металл, либо другой кристалл.[3][5] Поскольку во время 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.[3][22] Кристаллы, требующие легкого давления, например галенит использовались с проволочным контактом для усов кошки; кремний использовался с более тяжелым точечным контактом, а Карбид кремния (карборунд ) могла выдержать самое сильное давление.[3][22][23] Другой тип - это два соприкасающихся друг с другом кристалла разных минералов, наиболее распространенным из которых является детектор «Перикон». Поскольку детектор работал бы только тогда, когда контакт был произведен в определенных точках на поверхности кристалла, точка контакта почти всегда настраивалась. Ниже приведены основные категории кристаллических детекторов, использовавшихся в начале 20 века:

Детектор усов для кошек

Детектор усов кошки Galena из кристаллического радио 1920-х годов
Детектор вискеров Cat с использованием кристалла пирита железа
Детектор галенита в дешевом кристаллическом радио 1930-х годов
Популярная форма в портативных радиоприемниках, когда кристалл защищен стеклянной трубкой.

Запатентовано Карл Фердинанд Браун[2] и Гринлиф Уиттиер Пикард[6] в 1906 году это был самый распространенный тип кристаллического детектора, который в основном использовался с галенит[24][25] но и другие кристаллы. Он состоял из куска кристаллического минерала размером с горошину в металлическом держателе, к поверхности которого касалась тонкая металлическая проволока или игла («кошачий ус»).[3][5][23][26] Контакт между кончиком проволоки и поверхностью кристалла образовывал грубый неустойчивый точечный контакт. переход металл – полупроводник, образуя Диод с барьером Шоттки.[5][27] Проволочный ус - это анод, а кристалл - это катод; ток может течь из проволоки в кристалл, но не в обратном направлении.

Только определенные участки на поверхности кристалла выполняли функции выпрямляющих контактов.[5][22] Устройство было очень чувствительно к точной геометрии и давлению контакта между проволокой и кристаллом, и контакт мог быть нарушен малейшей вибрацией.[5][7][14] Следовательно, перед каждым использованием необходимо было найти подходящее место для контакта методом проб и ошибок.[5] Проволока подвешивалась к подвижной руке и проводилась пользователем по лицевой стороне кристалла, пока устройство не начало работать.[22] В кристаллическом радио пользователь настраивал радио на сильную местную станцию, если это возможно, а затем настраивал усы кошки до тех пор, пока станция или радиошум (статическое шипение) было слышно в наушниках рации.[28] Это потребовало некоторого мастерства и большого терпения.[7] Альтернативный метод регулировки заключался в использовании батарейного питания. зуммер подключен к заземляющему проводу радиостанции или индуктивно связанный к катушке настройки для генерации тестового сигнала.[28][29] Искра, создаваемая контактами зуммера, работала как слабый радиопередатчик чьи радиоволны могли быть приняты детектором, поэтому, когда на кристалле было обнаружено выпрямляющее пятно, в наушниках можно было услышать гудение, после чего зуммер был выключен.

Детектор состоял из двух частей, установленных рядом друг с другом на плоском непроводящем основании:

Кристалл
Кристаллы галенита, продаваемые для использования в кристаллических детекторах, Польша, 1930-е годы.
А кристаллический минеральная формируется полупроводниковая сторона перехода. Наиболее распространенным кристаллом был галенит (сульфид свинца, PbS, разновидности продавались под маркой «Лензит».[22] и «Герцит»),[5][24][25] широко распространенная руда вести, хотя использовались и другие кристаллические минералы, наиболее распространенными были железный пирит (сульфид железа, FeS2, «золото дураков», также продается под торговым наименованием «Pyron»[30] и "Феррон"[22]),[3][24][26] молибденит (дисульфид молибдена, MoS2),[22][24][26] и церуссит (карбонат свинца, PbCO3)[24] Не все образцы кристалла могли работать в детекторе, часто приходилось пробовать несколько кристаллов, чтобы найти активный.[22] Галенит с хорошими обнаруживающими свойствами встречается редко и не имеет надежных визуальных характеристик, отличающих его от образцов галенита с плохими обнаруживающими свойствами. Необработанная галька обнаруживающего минерала размером с горошину была помещена в металлическую чашку, которая составляла одну сторону схемы. Электрический контакт между чашкой и кристаллом должен быть хорошим, потому что этот контакт должен нет действуют как второй выпрямительный переход, создавая два встречных диода, которые вообще не позволяют устройству проводить ток.[31] Чтобы обеспечить хороший контакт с кристаллом, его либо зажимали установочными винтами, либо вставляли в припаять. Поскольку относительно высокая температура плавления олова-свинца припаять может повредить многие кристаллы, плавкий сплав с низкой температурой плавления, значительно ниже 200 ° F (93 ° C), например, Металл Вуда использовался.[5][22][24] Одна поверхность оставалась открытой для контакта с проволокой для кошачьих усов.
Кошачий ус
«Кошачий ус», упругий кусок тонкой металлической проволоки, образовывал металлическую сторону соединения. Фосфорная бронза проволока около 30 измерять широко использовался, потому что имел нужную упругость.[28][30][32] Он был установлен на регулируемом кронштейне с изолированной ручкой, так что вся открытая поверхность кристалла могла быть исследована со многих сторон, чтобы найти наиболее чувствительное место. Усы кошек в простых детекторах были прямыми или изогнутыми, но у большинства профессиональных кошачьих усов в середине была спиральная часть, служившая пружиной.[33] Кристаллу требовалось правильное легкое нажатие проволокой; слишком большое давление заставляло устройство двигаться в обоих направлениях.[5] В прецизионных детекторах, изготовленных для радиотелеграфных станций, часто использовалась металлическая игла вместо «кошачьего уса», установленная на пластинчатой ​​пружине с винтом-барашком для регулировки приложенного давления. Для некоторых кристаллов использовались золотые или серебряные иглы.

Детектор карборунда

Профессиональный детектор карборунда, используемый на радиотелеграфных станциях
Детектор карборунда для радиолюбителей, 1911 г.

Изобретен в 1906 г. Генри Х. С. Данвуди,[34][35] это состояло из части Карбид кремния (SiC, тогда известный под торговым названием карборунд), либо зажатый между двумя плоскими металлическими контактами,[5][22][26] или установлен в плавкий сплав в металлической чашке с контактом, состоящим из острия из закаленной стали, плотно прижатого к нему пружиной.[36] Карборунд, искусственный продукт электрических печей, произведенный в 1893 году, требовал более высокого давления, чем контакт кошачьих усов.[3][5][22][36] Детектор карборунда был популярен[24][36] потому что его прочный контакт не требовал перенастройки при каждом использовании, как это делают деликатные устройства для кошачьих усов.[3][22][26] Некоторые детекторы карборунда были настроены на заводе, а затем опломбированы и не требовали регулировки пользователем.[3] Он не был чувствителен к вибрации и поэтому использовался на корабельных радиостанциях, где корабль раскачивался волнами, и на военных станциях, где можно было ожидать вибрации от стрельбы.[5][22] Еще одним преимуществом было то, что он был устойчив к сильным токам и не мог «выгореть» атмосферным электричеством от антенны.[3] Следовательно, это был наиболее распространенный тип, используемый на коммерческих радиотелеграфных станциях.[36]

Карбид кремния - полупроводник с широким запрещенная зона 3 эВ, чтобы сделать детектор более чувствительным предвзятость напряжение в несколько вольт обычно прикладывалось к переходу от батареи и потенциометр.[22][26][36][35] Напряжение регулировалось потенциометром до тех пор, пока звук в наушниках не стал максимальным. Предубеждение сдвинуло рабочая точка к изогнутому "колену" устройства вольт-амперная кривая, дающий наибольший выпрямленный ток.[22]

Оригинальный кремниевый детектор Pickard 1906
Кремний-сурьмяный детектор, используемый на военно-морских радиостанциях 1919. Кристалл кремния установлен на регулируемом предметном столике, который можно перемещать в двух измерениях с помощью микрометрических ручек. (верно) найти чувствительное место.

Кремниевый детектор

Запатентовано и впервые произведено в 1906 году компанией Pickard,[11][35] это был первый коммерчески производимый кристаллический детектор.[12] Кремний требовал большего давления, чем контакт с усами кошки, хотя и не такого сильного, как карборунд.[22] Плоский кусок кремний был встроен в плавкий сплав в металлической чашке и металлическом острие, обычно латунь или же золото, был прижат к нему пружиной.[26][37] Поверхность кремния обычно шлифовали и полировали. Кремний также использовался с сурьма[22] и мышьяк[30] контакты. Кремниевый детектор имел некоторые из тех же преимуществ, что и карборунд; его прочный контакт не мог быть нарушен вибрацией, поэтому он использовался на коммерческих и военных радиотелеграфных станциях.[22]

Детекторы кристалл-кристалл

(оставили) Цинкит-халькопиритовый детектор "Перикон", ок. 1912 г., выпускается фирмой Пикарда Wireless Specialty Apparatus Co. (верно) Еще одна форма контактного детектора кристалл-кристалл, выполненная в виде герметичного съемного блока, ок. 1919 г.

Другой категорией были детекторы, в которых использовались два разных кристалла, соприкасающихся друг с другом поверхностями, образующих контакт кристалл-кристалл.[5][26] Детектор "Перикон", изобретенный Пикардом в 1908 году.[38] был самым распространенным. Перикон постоять за "PERfect pяcKard cНАтакт ".[5] Он состоял из двух кристаллов в металлических держателях, установленных лицом к лицу. Один кристалл был цинкит (оксид цинка, ZnO), другой - сульфид железа и меди, либо борнит (Cu5FeS4) или же халькопирит (CuFeS2).[22][26] В коммерческом детекторе Пикарда (см. картинку), множественные кристаллы цинкита были помещены в плавкий сплав в круглую чашку (на правом), а кристалл халькопирита был установлен в чашке на регулируемом кронштейне, обращенном к нему. (слева). Кристалл халькопирита продвигался вперед, пока он не коснулся поверхности одного из кристаллов цинкита. Когда было обнаружено чувствительное место, рычаг фиксировался на месте установочным винтом. Было предоставлено множество кусочков цинкита, потому что хрупкий кристалл цинкита мог быть поврежден чрезмерными токами и имел тенденцию «выгорать» 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.[22][36]

Хотя цинкит-халькопирит «Перикон» был наиболее широко используемым детектором кристалл-кристалл, также использовались и другие пары кристаллов. Цинкит использовался с углеродом, галенитом и теллур. Кремний использовался с мышьяк,[30] сурьма[22] и теллур кристаллы.

История

Графический символ, используемый для твердотельных диодов, возник как рисунок точечного кристаллического детектора.[39]

В течение первых трех десятилетий радио, с 1888 по 1918 год, беспроводной телеграф или "искровой" эпохи, примитивной радиопередатчики называется датчики искрового разрядника использовались, которые генерировали радиоволны электрическая искра.[17][40] Эти передатчики не могли производить непрерывные синусоидальные волны которые используются для передачи аудио (звук) в современных радиопередачах AM или FM.[41] Вместо этого передатчики с искровым разрядником передавали информацию по беспроводной телеграф; пользователь быстро включал и выключал передатчик, нажимая на телеграфный ключ, производящие импульсы радиоволн, которые записывают текстовые сообщения в азбука Морзе. Следовательно радиоприемники этой эпохи не пришлось демодулировать радиоволны, извлеките звуковой сигнал от него, как это делают современные приемники, им просто нужно было обнаруживать присутствие или отсутствие радиоволн, издавать звук в наушниках, когда радиоволна присутствовала, чтобы представлять «точки» и «тире» кода Морзе.[1] Устройство, которое это делало, называлось детектор. Кристаллический детектор был самым успешным из многих детекторных устройств, изобретенных в то время.

Кристаллический детектор произошел от более раннего устройства,[42] первый примитивный детектор радиоволн, названный когерер, разработанный в 1890 г. Эдуард Бранли и использовался в первых радиоприемниках в 1894–96 Маркони и Оливер Лодж.[5][40] Изготовленный во многих формах, когерер состоял из электрического контакта с высоким сопротивлением, состоящего из проводников, соприкасающихся с тонкой резистивной поверхностной пленкой, обычно окисленной, между ними.[40] Радиоволны изменяли сопротивление контакта, заставляя его проводить постоянный ток. Наиболее распространенная форма представляла собой стеклянную трубку с электродами на каждом конце, содержащую рыхлые металлические опилки, контактирующие с электродами.[1][5] До применения радиоволны это устройство имело высокий электрическое сопротивление, в мегомном диапазоне. Когда радиоволна от антенны проходила через электроды, это заставляло опилки «сцепляться» или слипаться, и сопротивление когерера падало, в результате чего через него проходил постоянный ток от батареи, который звонил в колокол или оставлял след на бумажная лента, представляющая «точки» и «тире» кода Морзе. Большинство когереров приходилось механически постукивать между каждым импульсом радиоволн, чтобы вернуть их в непроводящее состояние.[17][40]

Когерер был очень плохим детектором, что побудило множество исследований по поиску лучших детекторов.[5] Он работал за счет сложных тонкопленочных поверхностных эффектов, поэтому ученые того времени не понимали, как это работает, за исключением смутного представления о том, что обнаружение радиоволн зависит от некоторого загадочного свойства «несовершенных» электрических контактов.[5] Исследователи, исследующие влияние радиоволн на различные типы «несовершенных» контактов с целью разработки более совершенных когереров, изобрели кристаллические детекторы.[42]

Эксперименты Брауна

«Односторонняя проводимость» кристаллов была открыта Карл Фердинанд Браун, немецкий физик, в 1874 г. Вюрцбургский университет.[2][8][43] Он учился медный пирит (Cu5FeS4), железный пирит (сульфид железа, FeS2), галенит (PbS) и сульфид сурьмы меди (Cu3SbS4).[44]Это было до того, как были открыты радиоволны, и Браун не применял эти устройства на практике, но интересовался нелинейный вольт-амперная характеристика что эти сульфиды выставлены. Построив график зависимости тока от напряжения на контакте, созданном куском минерала, которого коснулся проволочный кошачий ус, он обнаружил, что результатом была линия, которая была плоской для тока в одном направлении, но изогнута вверх для тока в другом направлении, вместо этого. прямой линии, показывающей, что эти вещества не подчиняются Закон Ома. Благодаря этой характеристике некоторые кристаллы имели в два раза большее сопротивление току в одном направлении, чем сопротивление току в другом. В 1877 и 1878 годах он сообщил о дальнейших экспериментах с псиломелан, (Ba, H
2O)
2Mn
5О
10. Браун провел исследования, которые исключили несколько возможных причин асимметричной проводимости, например: электролитический действие и некоторые виды термоэлектрический последствия.[44]

Спустя тридцать лет после этих открытий, после экспериментов Бозе, Браун начал экспериментировать со своими кристаллическими контактами в качестве детекторов радиоволн.[2] В 1906 году он получил немецкий патент на детектор усов галенитовой кошки, но было слишком поздно, чтобы получить патенты в других странах.

Эксперименты Бозе

Детектор галенита Бозе из его патента 1901 года. Эта версия была специально создана, чтобы выглядеть и функционировать как человеческое глазное яблоко, с линзой, фокусирующей миллиметровые волны на контакте с галенитом.
миллиметровый спектрометр Бозе, 1897. Детектор галенита находится внутри рупорной антенны (F). Батарея (V) создает ток через датчик, измеряемый гальванометром (ГРАММ)

Первым, кто использовал кристаллы для обнаружения радиоволн, был индийский физик. Джагадиш Чандра Босе из Калькуттский университет в его знаковой 60 ГГц микроволновая печь оптические эксперименты с 1894 по 1900 гг.[45][46]Как и другие ученые со времен Герца, Бозе исследовал сходство между радиоволнами и светом, копируя классические оптика эксперименты с радиоволнами.[47] Он сначала использовал когерер состоящий из стальной пружины, прижимающейся к металлической поверхности, через которую проходит ток. Недовольный этим детектором, около 1897 года Бозе измерил изменение удельного сопротивления десятков металлов и их соединений, подвергшихся воздействию микроволн.[46][48]Он экспериментировал со многими веществами в качестве контактных детекторов, уделяя особое внимание галенит.

Его детекторы состояли из небольшого кристалла галенита с металлическим точечным контактом, прижатого к нему винтом с накатанной головкой, установленного внутри закрытого волновод заканчиваясь рупорная антенна для сбора микроволн.[46] Бозе пропустил через кристалл ток от батареи и использовал гальванометр измерить это. При попадании микроволн на кристалл гальванометр регистрировал падение сопротивления детектора. В то время ученые думали, что детекторы радиоволн функционируют по некоему механизму, аналогичному тому, как глаз обнаруживает свет, и Боз обнаружил, что его детектор также чувствителен к видимому свету и ультрафиолету, что заставило его назвать его искусственная сетчатка. Он запатентовал детектор 30 сентября 1901 года.[8][10] Это часто считается первым патентом на полупроводниковое устройство.

Pickard: первые коммерческие детекторы

"Микрофонный" когерерный детектор 1909 года, подобный обнаруженному Пикардом выпрямителю, широко использовавшемуся в первых приемниках. Он состоит из стальной иглы, опирающейся на два угольных блока. Коррозионный полупроводниковый слой на стали мог быть причиной выпрямления.

Гринлиф Уиттиер Пикард может быть человеком, наиболее ответственным за превращение кристаллического детектора в практическое устройство. Пикард, инженер из компании American Wireless Telephone and Telegraph Co., изобрел выпрямительный контактный детектор.[49][50] открытие исправление радиоволн в 1902 году во время экспериментов с когерер детектор, состоящий из стальной иглы, опирающейся на два угольных блока.[12][13][50] 29 мая 1902 года он управлял этим устройством, слушая радиотелеграфную станцию. Когереру для работы требовался внешний источник тока, поэтому он подключил когерер и телефонный наушник последовательно к трехэлементной батарее. аккумулятор для обеспечения питания наушников. Раздраженный фоновым шумом "жарки", вызванным током через уголь, он потянулся, чтобы вырезать два элемента батареи из цепи, чтобы уменьшить ток.[12][13]

Обжаривание прекратилось, и сигналы, хотя и сильно ослабли, стали более четкими благодаря освобождению от фонового микрофона. Взглянув на свою схему, я с большим удивлением обнаружил, что вместо того, чтобы вырезать две из ячеек, я вырезал все три; таким образом, диафрагма телефона работала исключительно за счет энергии сигналов приемника. Контактный детектор, работающий без локальной батареи, казался настолько противоречащим всему моему предыдущему опыту, что ... Я сразу же решил тщательно исследовать это явление.[12][13]

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 найти, какие вещества образуют наиболее чувствительные обнаруживающие контакты, в конечном итоге испытав тысячи минералов,[8] и открыл около 250 выпрямляющих кристаллов.[5][12][13] В 1906 г. получил образец плавленого кремний, искусственный продукт, недавно синтезированный в электропечах, и превзошел все другие вещества.[12][13] Он запатентовал кремниевый детектор 30 августа 1906 года.[8][11] В 1907 году он основал компанию Wireless Specialty Products Co. по производству своих детекторов, и кремниевый детектор стал первым кристаллическим детектором, продаваемым на коммерческой основе.[12] Пикард продолжал создавать другие детекторы, используя обнаруженные им кристаллы; более популярным быть железный пирит Детектор "Пирон" и цинкит –халькопирит кристалл-кристалл-детектор "Перикон" 1908 г.,[38] что означало "PERfect pяcKard cНАтакт ".[5]

Использование в эпоху беспроводной телеграфии

Кристаллический приемник Marconi Type 106, изготовленный с 1915 по 1920 год. Детектор виден внизу справа. Пока триод не начали заменять его в Первой мировой войне, кристаллический детектор был передовой технологией.

Гульельмо Маркони разработал первые практические передатчики и приемники беспроводной телеграфии в 1896 году, а радио начало использоваться для связи примерно в 1899 году. Когерер использовался в качестве детектора в течение первых 10 лет, примерно до 1906 года.[18] Вовремя беспроводной телеграф эпохи до 1920 г. практически не существовало вещание; радио служило службой обмена текстовыми сообщениями точка-точка. До триод вакуумная трубка начала использоваться вокруг Мировая война 1, радиоприемники не имели усиление и питались только радиоволнами, улавливаемыми их антеннами.[12] Радиосвязь на большие расстояния зависела от мощных передатчиков (до 1 МВт), огромных проволочных антенн и приемника с чувствительным детектором.[12]

Кристаллические детекторы были изобретены несколькими исследователями примерно в одно время.[5] Браун начал экспериментировать с кристаллическими детекторами около 1899 г.[2] когда Бозе запатентовал свой детектор галенита.[8]Пикард изобрел свой кремниевый детектор в 1906 году. Также в 1906 году. Генри Харрисон Чейз Данвуди,[51]генерал в отставке в Корпусе связи армии США запатентовал Карбид кремния (карборунд ) детектор,[34][35] Компания Braun запатентовала детектор усов галенитовой кошки в Германии,[52]и Л. В. Остин изобрел кремний-теллуровый детектор.

Примерно в 1907 году кристаллические детекторы заменили когерер и электролитический детектор стать наиболее широко используемым радиоприемником.[18][53] До тех пор, пока во время Первой мировой войны не начали использовать триодные вакуумные лампы, кристаллы были лучшей технологией радиоприема, использовавшейся в сложных приемниках на станциях беспроводной телеграфии, а также в самодельных кристаллических радиоприемниках.[54] На трансокеанских радиотелеграфных станциях для приема трансатлантического трафика телеграмм использовались сложные индуктивно связанные кристаллические приемники, питаемые проволочными антеннами длиной в милю.[55] Было проведено много исследований по поиску лучших детекторов, и были опробованы многие типы кристаллов.[31] Целью исследователей было найти выпрямляющие кристаллы, которые были бы менее хрупкими и чувствительными к вибрации, чем галенит и пирит. Еще одним желаемым свойством была устойчивость к большим токам; многие кристаллы станут нечувствительными при воздействии на них разрядов атмосферного электричества от наружной проволочной антенны или утечки тока от мощного искрового передатчика в приемник. Карборунд оказался лучшим из них;[36] его можно исправить, если плотно зажать между плоскими контактами. Поэтому детекторы карборунда использовались на судовых радиостанциях, где волны вызывали раскачивание пола, и на военных станциях, где ожидалась стрельба.[5][22]

В 1907–1909 гг. Джордж Вашингтон Пирс в Гарварде провели исследование того, как работают кристаллические детекторы.[12][44] Используя осциллограф сделано с новым Braun электронно-лучевая трубка, он произвел первые изображения форм волны в работающем детекторе, доказав, что он действительно исправлял радиоволны. В эту эпоху, до современной физика твердого тела, большинство ученых считали, что детекторы кристаллов эксплуатируются некоторыми термоэлектрический эффект.[35] Хотя Пирс не открыл механизм, с помощью которого это работает, он доказал, что существующие теории ошибочны; осциллограммы его осциллографа показали, что не было фаза задержка между напряжением и током в детекторе, исключающая тепловые механизмы. Пирс создал название кристаллический выпрямитель.

Примерно между 1905 и 1915 годами были разработаны новые типы радиопередатчиков, которые производили непрерывные синусоидальные волны: the преобразователь дуги (Дуга Поульсена) и Генератор Alexanderson. Они медленно заменили старые затухающая волна искровые преобразователи. Помимо большей дальности передачи, эти передатчики могут быть модулированный с звуковой сигнал передавать звук амплитудная модуляция (ЯВЛЯЮСЬ). Было обнаружено, что в отличие от когерера выпрямляющее действие кристаллического детектора позволяло ему демодулировать радиосигнал AM, воспроизводящий звук (звук).[17] Хотя в то время использовались другие детекторы, электролитический детектор, Клапан Флеминга и триод также мог исправлять сигналы AM, кристаллы были самым простым и дешевым детектором AM.[17] По мере того как все больше и больше радиостанций начинали экспериментировать с передачей звука после Первой мировой войны, растущее сообщество радиослушателей строило или покупало хрустальные радиоприемники, чтобы слушать их.[17][56]Их использование продолжало расти до 1920-х годов, когда их заменили радиолампы.[17][56]

Crystodyne: диоды отрицательного сопротивления

Диод отрицательного сопротивления осциллятор построенный Хьюго Гернсбэк в 1924 г. по указанию Лосева. Цинкитовый диод с точечным контактом, который служит активным устройством, имеет маркировку (9).

Некоторые полупроводниковые диоды обладают свойством, называемым отрицательное сопротивление что означает, что ток через них уменьшается по мере увеличения напряжения на части их ВАХ. Это позволяет диоду, обычно пассивный устройство, чтобы функционировать как усилитель мощности или же осциллятор. Например, при подключении к резонансный контур и смещенное постоянным напряжением, отрицательное сопротивление диода может нейтрализовать положительное сопротивление цепи, создавая цепь с нулевым сопротивлением переменному току, в которой возникают спонтанные колебательные токи.

Это свойство было впервые обнаружено в кристаллических детекторах около 1909 г. Уильям Генри Эклс[57][58]и Пикард.[13][59]Они заметили, что когда их детекторы смещались постоянным напряжением для повышения их чувствительности, они иногда прерывались спонтанными колебаниями.[59] Однако эти исследователи просто опубликовали краткие отчеты и не преследовали эффект.

Первым, кто практически использовал отрицательное сопротивление, был русский физик-самоучка. Олег Лосев, посвятивший свою карьеру изучению кристаллических детекторов. В 1922 г. работает на новом Нижегородская радиолаборатория он обнаружил отрицательное сопротивление в предвзятом цинкит (оксид цинка ) точечные контактные переходы.[59][60][61][62][63] Он понял, что усиливающие кристаллы могут быть альтернативой хрупкой, дорогой и энергоемкой вакуумной лампе. Он использовал смещенные переходы кристаллов с отрицательным сопротивлением для создания твердотельных усилители, генераторы, усиливающий и регенеративный радиоприемники, За 25 лет до изобретения транзистора.[57][61][63][64]Позже он даже построил супергетеродинный приемник.[63] Однако его достижения не были замечены из-за успеха электронных ламп. Его технология была названа "Crystodyne" научным издателем. Хьюго Гернсбэк[64] один из немногих на Западе, кто обратил на это внимание. Через десять лет он отказался от исследований этой технологии, и о ней забыли.[63]

Диод отрицательного сопротивления был открыт заново с изобретением туннельный диод в 1957 г., для чего Лео Эсаки выиграл 1973 Нобелевская премия по физике. Сегодня диоды с отрицательным сопротивлением, такие как Диод Ганна и IMPATT диод широко используются как микроволновая печь генераторы в таких устройствах, как радар скорость пушки и открыватели ворот гаража.

Открытие светодиода (LED)

В 1907 году британский инженер Маркони Генри Джозеф Раунд заметил, что при пропускании постоянного тока через Карбид кремния (карборунд) точечный контактный переход, пятно зеленоватого, голубоватого или желтоватого цвета испускалось в точке контакта.[65] Раунд построил светодиод (ВЕЛ). Однако он только что опубликовал об этом краткую заметку из двух абзацев и не проводил дальнейших исследований.[66]

Исследуя кристаллические детекторы в середине 1920-х гг. В Нижнем Новгороде, Олег Лосев независимо обнаружил, что смещенные переходы карборунда и цинкита излучают свет.[65]Лосев был первым, кто проанализировал это устройство, исследовал источник света, предложил теорию его работы и представил практическое применение.[65] Он опубликовал свои эксперименты в 1927 году в российском журнале,[67]и 16 статей, которые он опубликовал о светодиодах между 1924 и 1930 годами, представляют собой всестороннее исследование этого устройства. Лосев провел обширные исследования механизма излучения света.[63][65][68]Он измерил скорость испарения бензина с поверхности кристалла и обнаружил, что оно не ускоряется при испускании света, заключив, что люминесценция была «холодным» светом, не вызванным тепловыми эффектами.[63][68] Он правильно предположил, что объяснение излучения света было в новой науке о квантовая механика,[63] предполагая, что это была противоположность фотоэлектрический эффект обнаружен Альберт Эйнштейн в 1905 г.[65][69]Он написал об этом Эйнштейну, но ответа не получил.[65][69] Лосев разработал практичные электролюминесцентные лампы из карборунда, но не нашел никого, кто заинтересован в коммерческом производстве этих слабых источников света.

Лосев погиб во время Второй мировой войны. Отчасти из-за того, что его статьи были опубликованы на русском и немецком языках, а отчасти из-за отсутствия репутации (его принадлежность к высшему классу не позволила ему получить высшее образование или продвинуться по службе в США). Советский общества, поэтому он никогда не занимал официальную должность выше техника) его работа мало известна на Западе.[65]

Использовать в эпоху вещания

Семья слушает первые радиопередачи на хрустальном радио в 1922 году. Поскольку хрустальные радиоприемники не могут управлять громкоговорителями, они должны использовать общие наушники.
После 1920 года хрустальное радио стало дешевой альтернативой радио для молодежи и бедных.
Картриджный детектор карборунда (верх) с аккумулятором смещения, используемым в ламповых радиоприемниках с 1925 г.

В 1920-е годы усиливающееся триод вакуумная труба, изобретенный в 1907 г. Ли Де Форест, заменила более раннюю технологию как в радиопередатчиках, так и в приемниках.[70]ЯВЛЯЮСЬ радиовещание спонтанно возникла примерно в 1920 году, и прослушивание радио стало чрезвычайно популярным занятием. Первоначальной аудиторией новых радиостанций, вероятно, были владельцы хрустальных радиоприемников.[17] Но без усиления, кристальные радиоприемники приходилось слушать через наушники, и они могли принимать только близлежащие местные станции. Радиоприемники с усилителями на электронных лампах, которые начали массово производиться в 1921 году, имели больший диапазон приема, не требовали суетливой настройки кошачьего уса и производили достаточную выходную мощность звука для управления музыкальные колонки, позволяя всей семье с комфортом слушать музыку вместе или танцевать под музыку эпохи джаза.[17]

Таким образом, в 1920-х годах радиоприемники на электронных лампах заменили кристаллические радиоприемники во всех домах, кроме бедных.[8][17][71]Коммерческие и военные станции беспроводной телеграфии уже перешли на более чувствительные ламповые приемники. Использование электронных ламп временно положило конец исследованиям детекторов кристаллов. Темпераментная и ненадежная работа кристаллического детектора всегда препятствовала его принятию в качестве стандартного компонента коммерческого радиооборудования.[1] и было одной из причин его быстрой замены. Фредерик Зейтц, один из первых исследователей полупроводников, писал:[14]

Такая изменчивость, граничащая с тем, что казалось мистическим, преследовала раннюю историю детекторов на кристаллах и заставила многих экспертов по электронным лампам более позднего поколения считать искусство выпрямления кристаллов практически бесспорным.

Кристаллическое радио стало дешевым альтернативным приемником, используемым в чрезвычайных ситуациях и людьми, которые не могли позволить себе ламповые радиоприемники:[8] подростки, бедняки и жители развивающихся стран.[56] Построение набора кристаллов оставалось популярным образовательным проектом для знакомства людей с радио, используемым такими организациями, как Бойскауты.[17] Детектор галенита, наиболее распространенный среди любителей,[5] стал практически единственным детектором, используемым в кристаллических радиоприемниках с этого момента.[24][25] Карборундовый переход использовался в качестве детектора в первых электронных ламповых радиоприемниках, потому что он был более чувствительным, чем триод. сетка-детектор утечки. Хрустальные радиоприемники хранились на кораблях в качестве резервных радиоприемников. В течение Вторая мировая война в оккупированной нацистами Европе радио использовалось группами Сопротивления как легко сконструированное, легко скрываемое подпольное радио.[56] После Второй мировой войны разработка современных полупроводниковых диодов, наконец, сделала устаревшим детектор галенита.[56]

Развитие теории полупроводникового выпрямления.

Полупроводниковые приборы как кристаллический детектор работает квантово-механический принципы; их действие нельзя объяснить классическая физика. Рождение квантовая механика в 1920-е гг. была необходимой основой для развития физика полупроводников в 1930-х годах, когда физики пришли к пониманию того, как работает кристаллический детектор.[72]Немецкое слово халблейтер, переводится на английский как "полупроводник ", впервые был использован в 1911 году для описания веществ, проводимость которых находилась между проводники и изоляторы, например кристаллы в кристаллических детекторах.[73]Феликс Блох и Рудольф Пайерлс около 1930 г. применил квантовую механику для создания теории движения электронов через кристалл.[73] В 1931 г. Алан Уилсон создан квант ленточная теория что объясняет электропроводность твердых тел.[72][73] Вернер Гейзенберг задумал идею дыра, вакансия в кристаллической решетке, где должен находиться электрон, который может перемещаться по решетке как положительная частица; и электроны, и дырки проводят ток в полупроводниках.

Прорыв произошел, когда стало ясно, что выпрямляющее действие кристаллических полупроводников связано не только с кристаллом, но и с наличием примесных атомов в кристаллической решетке.[74]В 1930 г. Бернхард Гудден и Уилсон установили, что электрическая проводимость в полупроводниках обусловлена ​​следами примесей в кристалле, «чистый» полупроводник действует не как полупроводник, а как изолятор (при низких температурах).[72] Безумно изменчивая активность различных кусков кристалла при использовании в детекторе и наличие «активных центров» на поверхности были вызваны естественными изменениями концентрации этих примесей по всему кристаллу. Нобелевский лауреат Уолтер Браттейн, соавтор транзистора, отметил:[74]

В то время можно было получить кусок кремния ... положить усик кошки на одно место, и он был бы очень активен и очень хорошо исправлялся в одном направлении. Вы переместили его немного - может быть, на долю одной тысячной дюйма - и вы можете найти другое активное пятно, но здесь оно исправится в другом направлении.

Химикаты «металлургической чистоты», использованные учеными для изготовления синтетических кристаллов экспериментальных детекторов, содержат около 1% примесей, которые являются причиной таких противоречивых результатов.[74] В течение 1930-х годов были разработаны все более совершенные методы рафинирования,[8] позволяя ученым создавать сверхчистые полупроводниковые кристаллы, в которые они вводили точно контролируемые количества микроэлементов (называемых допинг ).[74] Это впервые позволило создать полупроводниковые переходы с надежными, воспроизводимыми характеристиками, что позволило ученым проверить свои теории, а затем создать современные изделия. диоды возможный.

Теория выпрямления в переходе металл-полупроводник, который используется в детекторе кошачьих усов, была разработана в 1938 году независимо Уолтер Шоттки[75]в Сименс и Гальске исследовательская лаборатория в Германии и Невилл Мотт[76]в Бристольский университет, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ.[72][73][74] Мотт получил 1977 г. Нобелевская премия по физике. В 1949 г. Bell Labs Уильям Шокли получил Уравнение диода Шокли что дает нелинейную экспоненциальную вольт-амперная кривая кристаллического детектора, наблюдаемого учеными со времен Брауна и Бозе, который отвечает за выпрямление.[72]

Кремниевый диод 1N23. Сетка 1/4 дюйма.

Первые современные диоды

Развитие микроволновая печь технологии в 1930-е годы достигли Вторая мировая война для использования в военных радар привело к воскрешению точечного кристаллического детектора.[8][50][74]Приемники микроволновых радаров требовали нелинейный устройство, которое может действовать как Смеситель, чтобы смешать входящий микроволновый сигнал с гетеродин сигнал, чтобы сместить микроволновый сигнал на более низкий промежуточная частота (IF), при котором он может быть усилен.[74] Электронные лампы, используемые в качестве смесителей на более низких частотах в супергетеродинные приемники не мог работать на сверхвысоких частотах из-за чрезмерной емкости. В середине 1930-х гг. Джордж Саутворт в Bell Labs, работая над этой проблемой, купил старый детектор кошачьих усов и обнаружил, что он работает на микроволновых частотах.[8][74] Ганс Холлманн в Германии сделал такое же открытие.[8] В Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института запустил проект по разработке сверхвысокочастотных детекторных диодов на основе кремния, обладающего лучшими детектирующими свойствами.[8] Примерно к 1942 году точечные детекторы на кремниевых кристаллах для радиолокационных приемников, таких как 1N21 и 1N23, производились серийно и состояли из нескольких частей. бор -допированный кристалл кремния с вольфрам острие провода плотно прижато к нему. Контакт кошачьих усов не требовал регулировки, и это были герметичные узлы. Вторая параллельная программа разработки на Университет Пердью произведено германий диоды.[8] Такой точечные диоды все еще производятся и могут считаться первыми современными диодами.

После войны, германиевые диоды заменил детекторы усов галенита в нескольких производимых кристаллических радиоприемниках. Германиевые диоды более чувствительны, чем кремниевые диоды в качестве детекторов, потому что германий имеет меньшее прямое падение напряжения, чем кремний (0,4 против 0,7 вольт). Сегодня все еще производятся несколько детекторов усов галенитовой кошки, но только для старинных реплик кристаллических радиоприемников или устройств для научного образования.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Браун, Аньес; Браун, Эрнест; Макдональд, Стюарт (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники. Издательство Кембриджского университета. С. 11–12. ISBN  978-0521289030.
  2. ^ а б c d е ж грамм Малановский, Григорий (2001). Гонка за беспроводную связь: как было изобретено (или открыто) радио. АвторДом. С. 44–45. ISBN  978-1463437503.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Сиверс, Морис Л. (1995). Crystal Clear: винтажные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы, Vol. 1. Соноран Паблишинг. С. 3–5. ISBN  978-1886606012.
  4. ^ Хикман, Ян (1999). Аналоговая электроника. Newnes. п. 46. ISBN  978-0750644167.
  5. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab Ли, Томас Х. (2004). Планарная микроволновая техника: Практическое руководство по теории, измерениям и схемам, Vol. 1. Издательство Кембриджского университета. С. 4–9, 297–300. ISBN  978-0521835268.
  6. ^ а б Патент США 1104073 Гринлиф Уиттиер Пикард, Детектор для беспроводной телеграфии и телефонии, подано: 30 августа 1906 г., предоставлено: 20 ноября 1906 г.
  7. ^ а б c d Ортон, Джон В. (2004). История полупроводников. Издательство Оксфордского университета. С. 20–23. ISBN  978-0198530831.
  8. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п Зейтц, Фредерик; Эйнспрух, Норман (4 мая 1998 г.). Запутанная история кремния в электронике. Кремниевое материаловедение и технология: материалы восьмого международного симпозиума по кремниевому материаловедению и технологии, Vol. 1. Сан-Диего: Электрохимическое общество. С. 73–74. ISBN  9781566771931. Получено 27 июн 2018.
  9. ^ хотя на микроволновых частотах он использовал эти детекторы, они функционировали не 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, Vol. 1. Издательство Кембриджского университета. С. 4–5. ISBN  978-0521835268.
  10. ^ а б Патент США 755840 Джагадис Чундер Бос, Детектор электрических помех, подана 30 сентября 1901 г., предоставлена ​​29 марта 1904 г.
  11. ^ а б c Патент США 836,531 Гринлиф Уиттиер Пикард, Средства приема информации, передаваемой электрическими волнами, подано: 30 августа 1906 г., предоставлено: 20 ноября 1906 г.
  12. ^ а б c d е ж грамм час я j k Дуглас, Алан (апрель 1981 г.). «Кристаллический детектор». IEEE Spectrum. 18 (4): 64–69. Дои:10.1109 / MSPEC.1981.6369482. ISSN  0018-9235. S2CID  44288637. в архиве: часть 1, часть 2, часть 3, часть 4
  13. ^ а б c d е ж грамм Пикард, Гринлиф Уиттиер (август 1919 г.). «Как я изобрел детектор кристаллов» (PDF). Электрический экспериментатор. 7 (4): 325–330, 360. Получено 13 июн 2016.
  14. ^ а б c Риордан, Майкл; Лилиан Ходдсон (1988). Кристальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ: W. W. Norton & Company. С. 19–21, 92. ISBN  978-0-393-31851-7.
  15. ^ а б c Басалла, Джордж (1988). Эволюция технологий. Великобритания: Издательство Кембриджского университета. С. 44–45. ISBN  978-0-521-29681-6.
  16. ^ Уинстон, Брайан (2016). Непонимание СМИ. Рутледж. С. 256–259. ISBN  978-1315512198.
  17. ^ а б c d е ж грамм час я j k Стерлинг, Кристофер Х .; О'Дел, Кэри (2010). Краткая энциклопедия американского радио. Рутледж. С. 199–201. ISBN  978-1135176846.
  18. ^ а б c «… кристаллические детекторы использовались [в приемниках] в большем количестве, чем любой другой [тип детектора] примерно с 1907 года». Марриотт, Роберт Х. (17 сентября 1915 г.). "Развитие радио США". Труды Института Радиоинженеров.. 5 (3): 184. Дои:10.1109 / jrproc.1917.217311. S2CID  51644366. Получено 2010-01-19.
  19. ^ Уильямс, Лайл Р. (2006). Справочник по сборке нового радиоприемника. Пресса альтернативной электроники. С. 20–23. ISBN  978-1-84728-526-3.
  20. ^ Кэмпбелл, Джон У. (октябрь 1944 г.). «Радиодетекторы и как они работают». Популярная наука. 145 (4): 206–209. Получено 2010-03-06.
  21. ^ Национальное бюро стандартов США (март 1918 г.). Циркуляр № 74: Радио инструменты и измерения. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. п. 105.
  22. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v Ульд, Ричард Шелдон (1922). Принципы, лежащие в основе радиосвязи, 2-е изд. (Брошюра по радиосвязи № 40). Написано Бюро стандартов для войск связи США. С. 433–439.
  23. ^ а б Бухер, Элмер Юстис (1920). Руководство для экспериментаторов беспроводной связи. Нью-Йорк: Wireless Press. п. 167.
  24. ^ а б c d е ж грамм час Хирш, Уильям Кроуфорд (июнь 1922 г.). "Радиоаппарат - из чего он сделан?". Электрический рекорд. 31 (6): 393–394. Получено 10 июля 2018.
  25. ^ а б c Cockaday, Лоуренс М. (1922). Радиотелефония для всех. Нью-Йорк: Frederick A. Stokes Co., стр. 94.
  26. ^ а б c d е ж грамм час я Стэнли, Руперт (1919). Учебник беспроводной телеграфии Том 1: Общая теория и практика. Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 311–318.
  27. ^ "Детектор кошачьих усов представляет собой примитивный точечный диод. Точечно-контактный переход - это простейшая реализация диода Шоттки, который представляет собой устройство с основной несущей, образованное переходом металл-полупроводник." Шоу, Райли (апрель 2015 г.). "Детектор кошачьих усов". Личный блог Райли Шоу. Получено 1 мая 2018.
  28. ^ а б c Лескарбоура, Остин К. (1922). Радио для всех. Нью-Йорк: Scientific American Publishing Co., стр. 144–146.
  29. ^ Бухер, Элмер Юстис (1920). Руководство беспроводного экспериментатора. Беспроводной пресс. п. 164.
  30. ^ а б c d Морган, Альфред Пауэлл (1914). Строительство беспроводного телеграфа для любителей, 3-е изд.. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Co., стр. 198–199.
  31. ^ а б Эдельман, Филипп Э. (1920). Экспериментальные станции беспроводной связи. Нью-Йорк: Norman W. Henly Publishing Co., стр. 258–259.
  32. ^ Коул, Артур Б. (1913). Работа беспроводного телеграфного аппарата. Нью-Йорк: Коул и Морган. п. 15.
  33. ^ Сиверс, Морис Л. (2008). Crystal Clear: винтажные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы. Соноран Паблишинг. п. 6. ISBN  978-1-886606-01-2.
  34. ^ а б Патент США 837,616 Генри Х. К. Данвуди, Беспроводная телеграфная система, подано: 23 марта 1906 г., предоставлено: 4 декабря 1906 г.
  35. ^ а б c d е Коллинз, Арчи Фредерик (16 марта 1907 г.). «Карборундовые и кремниевые детекторы для беспроводного телеграфирования».. Scientific American. Манн и Ко. 96 (11): 234. Дои:10.1038 / scientificamerican03161907-234. Получено 31 июля 2020.
  36. ^ а б c d е ж грамм Бухер, Элмер Юстис (1921). Практическая беспроводная телеграфия: полный учебник для студентов, изучающих радиосвязь. Нью-Йорк: Wireless Press, Inc., стр. 135, 139–140.
  37. ^ Пирс, Джордж Вашингтон (1910). Принципы беспроводной телеграфии. Нью-Йорк: McGraw-Hill Book Co., стр. 160–162.
  38. ^ а б Патент США 912,726 Гринлиф Уиттиер Пикард, Приемник колебаний, подано: 15 сентября 1908 г., предоставлено: 16 февраля 1909 г.
  39. ^ А. П. Морган, Конструкция беспроводного телеграфа для любителей, 3-е изд. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Co., 1914, стр. 135, Рис.108
  40. ^ а б c d Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Inst. инженеров-электриков. стр.18–21. ISBN  978-0906048245.
  41. ^ Эйткен, Хью Г.Дж. (2014). Непрерывная волна: технологии и американское радио, 1900-1932 гг.. Издательство Принстонского университета. С. 4–7, 32–33. ISBN  978-1400854608.
  42. ^ а б Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Inst. инженеров-электриков. стр.205–209, 212. ISBN  978-0906048245.
  43. ^ Браун, Ф. (1874), "Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle" [О токопроводимости через сульфиды металлов], Annalen der Physik und Chemie (на немецком), 153 (4): 556–563, Bibcode:1875АнП ... 229..556Б, Дои:10.1002 / andp.18752291207
  44. ^ а б c Пирс, Джордж У. (июль 1907 г.). «Кристаллические выпрямители электрического тока и электрических колебаний. Часть 1: Карборунд». Физический обзор. 25 (1): 31–60. Bibcode:1907ФРви..25 ... 31П. Дои:10.1103 / Physrevseriesi.25.31. Получено 25 июля 2018.
  45. ^ Эмерсон, Д. Т. (декабрь 1997 г.). «Работа Джагадиш Чандра Боса: 100 лет исследований миллиметровых волн». Протоколы IEEE по теории и методам микроволнового излучения. 45 (12): 2267–2273. Bibcode:1997ITMTT..45.2267E. Дои:10.1109/22.643830. Получено 29 июля 2018. также перепечатано на Индийская оборона
  46. ^ а б c Sarkar, Tapan K .; Сенгупта, Дипак Л. "Оценка новаторской работы Дж. К. Бозе в области миллиметрового диапазона и микроволн" в Sarkar, T. K .; Майлу, Роберт; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи. Джон Уайли и сыновья. С. 295–296, 301–305. ISBN  978-0471783015.
  47. ^ Саркар и др. (2006) История беспроводной связи, стр. 477–483
  48. ^ Бос, Джагадиш Чандра (январь 1899 г.). «Об электрическом прикосновении и молекулярных изменениях, производимых в веществе электрическими волнами». Труды Лондонского королевского общества. 66 (424–433): 452–474. Bibcode:1899RSPS ... 66..452C. Дои:10.1098 / rspl.1899.0124. S2CID  121203904.
  49. ^ "Гринлиф Уиттиер Пикард". Энциклопедия Британника онлайн. Энциклопедия Britannica Inc. 2018. Получено 31 июля 2018.
  50. ^ а б c Роер, Т. (2012). СВЧ электронные устройства. Springer Science and Business Media. С. 5–7. ISBN  978-1461525004.
  51. ^ Некоторые биографические сведения о генерале Генри Х.С. Данвуди доступен по адресу Арлингтонское национальное кладбище.
  52. ^ Патент Германии 178871 Карл Фердинанд Браун, Wellenempfindliche Kontaktstel, подано: 18 февраля 1906 г., предоставлено: 22 октября 1906 г.
  53. ^ В руководстве по радио ВМС США от 1911 г. говорилось: «В настоящее время используются только два типа детекторов: кристаллические или выпрямительные детекторы и электролитические. Когереры и микрофоны [другой тип детектора когерера] практически устарели, и сравнительно немного магнитных, Audion или клапанных [триод] установлены детекторы."Робисон, Сэмюэл Шелберн (1911). Руководство по беспроводной телеграфии для военно-морских электриков, 2-е изд.. Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морской институт США. п. 128.
  54. ^ В руководстве по радио ВМС США от 1913 года говорилось: "Сейчас используется только один тип детектора: кристалл. Когереры и микрофоны практически устарели, а магнитных и ламповых или ламповых сравнительно немного. [триод] установлены детекторы."Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Inst. инженеров-электриков. стр.212. ISBN  978-0906048245.
  55. ^ Маркони использовал детекторы карборунда примерно с 1907 года в своем первом коммерческом трансатлантическом беспроводном соединении между Ньюфаундлендом, Канада и Клифтоном, Ирландия. Бошамп, Кен (2001). История телеграфии. Институт инженеров-электриков. п. 191. ISBN  978-0852967928.
  56. ^ а б c d е Крэддок, Кристин Д. (24 марта 1987 г.). «Хрустальное радио: исторический обзор» (PDF). Диплом с отличием. Государственный университет Болла, Манси, Индиана. Получено 2 августа 2018. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  57. ^ а б Гребенников, Андрей (2011). Конструкция ВЧ- и СВЧ-передатчиков. Джон Вили и сыновья. п. 4. ISBN  978-0470520994. В архиве из оригинала от 17.09.2016.
  58. ^ Пикард, Гринлиф В. (январь 1925 г.). «Открытие колеблющегося кристалла» (PDF). Радио Новости. 6 (7): 1166. Получено 15 июля, 2014.
  59. ^ а б c Белый, Томас Х. (2003). «Раздел 14 - Разработка расширенного аудио и вакуумных ламп (1917–1924)». Ранняя история радио США. Earlyradiohistory.us. Получено 23 сентября, 2012.
  60. ^ Лосев О.В. (январь 1925 г.). «Колеблющиеся кристаллы» (PDF). Радио Новости. 6 (7): 1167, 1287. Получено 15 июля, 2014.
  61. ^ а б Габель, Виктор (1 октября 1924 г.). «Кристалл как генератор и усилитель» (PDF). Беспроводной мир и радиообзор. 15: 2–5. В архиве (PDF) с оригинала 23 октября 2014 г.. Получено 20 марта, 2014.
  62. ^ Бен-Менахем, Ари (2009). Историческая энциклопедия естественных и математических наук, т. 1. Springer. п. 3588. ISBN  978-3540688310. В архиве из оригинала от 23.11.2017.
  63. ^ а б c d е ж грамм Ли, Томас Х. (2004) Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд., Стр. 20
  64. ^ а б Гернсбэк, Хьюго (сентябрь 1924 г.). "Сенсационное изобретение радио". Радио Новости: 291. и "Принцип Кристодина", Радио Новости, Сентябрь 1924 г., страницы 294-295, 431.
  65. ^ а б c d е ж грамм Желудев, Николай (апрель 2007 г.). «Жизнь и времена светодиода - 100-летняя история» (PDF). Природа Фотоника. 1 (4): 189–192. Bibcode:2007НаФо ... 1..189Z. Дои:10.1038 / nphoton.2007.34. Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-03-31. Получено 2007-04-11.
  66. ^ Раунд, Генри Дж. (9 февраля 1907 г.). «Примечание по карборунду». Электрический мир. 49 (6): 309. Получено 1 сентября, 2014.
  67. ^ Лосев О.В. (1927). "Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами" [Детектор светового карборунда и детектирование кристаллами]. Телеграфия и Телефония без Проводов (Беспроводная телеграфия и телефония). 5 (44): 485–494. Английская версия опубликована как Лосев О.В. (ноябрь 1928 г.). «Детектор светового карборунда и эффект обнаружения и колебаний с кристаллами». Философский журнал. Серия 7. 5 (39): 1024–1044. Дои:10.1080/14786441108564683.
  68. ^ а б Шуберт, Э. Фред (2003). Светодиоды. Издательство Кембриджского университета. С. 2–3. ISBN  978-0521533515.
  69. ^ а б Грэм, Лорен (2013). Одинокие идеи: может ли Россия конкурировать?. MIT Press. С. 62–63. ISBN  978-0262019798.
  70. ^ В руководстве по радио ВМС США от 1918 года говорилось: "Сейчас используются два типа детекторов: Audion [триод] и кварцевый или выпрямительный детектор. Когереры и микрофоны [другой тип детектора когерера] практически устарели ... но использование Audions ... увеличивается."Робисон, Сэмюэл Шелберн (1918). Руководство по беспроводной телеграфии для морских электриков, 4-е изд.. Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морской институт США. п. 156.
  71. ^ В «Справочнике британского адмиралтейства по беспроводной телеграфии» 1920 г. говорилось, что: «Кристаллические детекторы заменяются на [триод] детекторы клапанов, которые более стабильны, легче настраиваются и в целом более удовлетворительныВ издании 1925 года говорилось, что клапаны были "замена кристалла для всех обычных целей" Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн. Лондон: Институт инженеров-электриков. стр.212. ISBN  978-0906048245.
  72. ^ а б c d е Лукасяк, Лидия; Якубовский, Анджей (январь 2010 г.). «История полупроводников» (PDF). Журнал телекоммуникаций и информационных технологий. ISSN  1509-4553. Получено 2 августа 2018.
  73. ^ а б c d «1931: Опубликована« Теория электронных полупроводников »». Кремниевый двигатель. Музей истории компьютеров. 2018 г.. Получено 1 августа 2018.
  74. ^ а б c d е ж грамм час Майкл Риордан, Лилиан Ходдесон (1998) Crystal Fire: изобретение транзистора и рождение информационной эпохи, п. 89-93
  75. ^ Шоттки, W. "Halbleitertheorie der Sperrsschicht". Naturwissenschaften Vol. 26 (1938) pp. 843. Резюме на английском языке как "Semiconductor Theory of the Blocking Layer" в Sze, S.M. Полупроводниковые приборы: новаторские статьи. (World Scientific Publishing Co., 1991) стр. 381
  76. ^ Мотт, Невилл Ф. (1 мая 1939 г.). «Теория кристаллических выпрямителей». Труды Лондонского королевского общества, серия A. 171 (944): 27–38. Дои:10.1098 / RSPA.1939.0051. JSTOR  97313. Получено 3 августа 2018. перепечатано в Александров, А.С. (1995). Сэр Невилл Мотт: 65 лет в области физики. World Scientific. С. 153–179. ISBN  978-9810222529.

внешняя ссылка

Патенты
  • Патент США 906991 - Детектор колебаний (несколько детекторов сульфидов металлов), Клиффорд Д. Бэбкок, 1908 г.
  • Патент США 912,613 - Детектор колебаний и выпрямитель ("плакированный" детектор из карбида кремния со смещением постоянного тока), G.W. Пикард, 1909 г.
  • Патент США 912,726 - Приемник колебаний (детектор красного оксида цинка (цинкита) с поврежденной поверхностью), G.W. Пикард, 1909 г.
  • Патент США 933,263 - Колебательное устройство (детектор железного пирита), G.W. Пикард, 1909 г.
  • Патент США 1,118,228 - Детекторы колебаний (парные разнородные минералы), G.W. Пикард, 1914 год