Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с детектора кошачьих усов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья об исторических кристаллических детекторах. Для современных кварцевых детекторов см. Диод § Демодуляция радио .
Детектор усов кошачьих усов Galena, использованный в раннем кристаллическом радио
Прецизионный кристаллический детектор с кристаллом пирита железа , используемый в коммерческих радиостанциях, 1914 г. Кристалл находится внутри металлической капсулы под вертикальной стрелкой (справа) . Пластинчатые пружины и винт с накатанной головкой позволяют точно регулировать давление иглы на кристалл.

Кристаллический детектор представляет собой [1] электронный компонент , используемый в некоторых ранних 20 - го века радиоприемников , который состоит из куска кристаллического минерала , который выпрямляет в переменном токе радиосигнал и был применен в качестве детектора ( демодулятора ) для извлечения аудио модуляции для получения звук в наушниках. [2] [3] Это был первый тип полупроводникового диода , [2] [4] и одно из первых полупроводниковых электронных устройств . [5] Наиболее распространенным типом был так называемый детектор кошачьих усов , который состоял из куска кристаллического минерала, обычно галенита ( сульфида свинца ), с тонкой проволокой, касающейся его поверхности. [1] [5] [6]

«Асимметричная проводимость» электрического тока через электрические контакты между кристаллом и металлом была обнаружена в 1874 году Карлом Фердинандом Брауном . [7] Кристаллы были впервые использованы в качестве детекторов радиоволн в 1894 году Джагадиш Чандра Бозе в его микроволновых экспериментах. [2] [8] [9] Бозе первым запатентовал кристаллический детектор в 1901. [10] Детектор кристалла был разработан в практический радиокомпонент в основном GW Pickard , [5] [11] [12] , который начал исследование на детекторе материалов в 1902 году и нашли сотни веществ, которые можно было использовать при формировании 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 полупроводниковых переходов в 1930-х и 1940-х годах привели к развитию современной полупроводниковой электроники . [1] [5] [15] [16]

В неусиленных радиоприемники , что использованные детекторы кристаллические были названы кристаллические 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 ламповых приемников около 1920 года, [1] [15], но продолжал использоваться до Второй мировой войны.

Как это работает [ править ]

Схема, показывающая, как работает кристаллический детектор

Контакт между двумя разнородными материалами на поверхности полупроводникового кристалла детектора образует грубый полупроводниковый диод , который действует как выпрямитель , проводящий электрический ток только в одном направлении и сопротивляющийся току, текущему в другом направлении. [3] В кристаллическом радиоприемнике он был подключен между настроенной схемой , которая пропускала колебательный ток, индуцированный в антенне от желаемой радиостанции, и наушником. Его функция заключалась в том, чтобы действовать как демодулятор , выпрямляя радиосигнал, преобразовывая его из переменного тока в пульсирующий.постоянного тока , чтобы извлечь звуковой сигнал ( модуляцию ) из несущей радиочастоты . [3] [5] частоты аудио ток , создаваемый с помощью детектора , прошедшего через наушники вызывая наушник в диафрагму вибрировать, надавливая на воздухе , чтобы создать звуковые волны . Эта диаграмма показывает упрощенное объяснение того, как это работает: [7] [19] [20]

(A) Этот график показывает амплитудно-модулированный радиосигнал от настроенной схемы приемника, который прикладывается как напряжение к контактам детектора. Быстрые колебания - это несущая радиочастота . Звуковой сигнал (звук) содержатся в медленных вариациях ( модуляция ) от 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.
(B) 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.
(C) Этот график показывает ток, который проходит через наушник. Обходной конденсатор на клеммах наушников в сочетании с внутренним прямым сопротивлением диода создает фильтр нижних частот, который сглаживает форму волны, удаляя импульсы несущей радиочастоты и оставляя аудиосигнал. 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.
Иллюстрированная диаграмма 1922 года, показывающая схему радиоприемника из кристаллов кошачьих усов. В этой общей схеме не использовался конденсатор настройки , а использовалась емкость антенны для формирования настроенной цепи с катушкой.

Радиоприемники Crystal не имели усилительных компонентов 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 гальванометром , а также в испытательных приборах, таких как волномеры, используемые для калибровки частота радиопередатчиков . [21]

Типы [ править ]

Кристаллический детектор представляет собой электрический контакт между поверхностью полупроводникового кристаллического минерала и либо металла, либо другого кристалла. [3] [5] 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. [3] [22] Кристаллы, которые требовали легкого давления, такие как галенит, использовались для контакта с проволочным кошачьим усом; кремний использовался с более тяжелым точечным контактом, акарбид кремния ( карборунд ) выдерживает самое сильное давление. [3] [22] [23] В другом типе использовались два кристалла разных минералов, соприкасающиеся их поверхностями, наиболее распространенным из которых является детектор «Перикон». Поскольку детектор работал бы только тогда, когда контакт был установлен в определенных точках на поверхности кристалла, точка контакта почти всегда настраивалась. Ниже приведены основные категории кристаллических детекторов, использовавшихся в начале 20 века:

Детектор усов кошки [ править ]

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

Запатентованный Карлом Фердинандом Брауном [2] и Гринлифом Уиттиером Пикардом [6] в 1906 году, это был наиболее распространенный тип кристаллического детектора, который в основном использовался с галенитом [24] [25], но также и с другими кристаллами. Он представлял собой кусок 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 концом проволоки и поверхностью кристалла образовывал грубый нестабильный точечный контакт металл-полупроводник , образуя диод с барьером Шоттки . [5] [27] Проволочные усы - этоанод , а кристалл - 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 подходящую точку контакта путем 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 радиопомехи(статическое шипение) было слышно в наушниках рации. [28] Это потребовало некоторого мастерства и большого терпения. [7] Альтернативный метод регулировки заключался в использовании зуммера с батарейным питанием, подключенного к заземляющему проводу радиостанции или индуктивно подключенного к катушке настройки, для генерации тестового сигнала. [28] [29] Искра, создаваемая контактами зуммера, функционировала как слабый радиопередатчик , радиоволны которого могли быть приняты детектором, поэтому, когда на кристалле было обнаружено выпрямляющее пятно, в наушниках можно было услышать гудение. в этот раз 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.
Кристаллический минерал образован полупроводниковая сторона стыка. Наиболее распространенным кристаллом был галенит ( сульфид свинца, PbS, разновидности продавались под названиями «Лензит» [22] и «Герцит»), [5] [24] [25] широко распространенная руда свинца , хотя и другие кристаллические также использовались минералы, наиболее распространенными были железный пирит (сульфид железа, FeS 2 , «золото дураков», также продаваемый под торговыми названиями «Pyron» [30] и «Ferron» [22] ), [3] [24 ] [26] молибденит (дисульфид молибдена , MoS 2 ), [22] [24] [26] и церуссит ( карбонат свинца , PbCO 3 ) [24] Не все образцы кристалла могли работать в детекторе, часто приходилось пытаться найти несколько кусочков кристалла. 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 не должендействует как второй выпрямительный переход, создавая два встречных диода, которые вообще не дают устройству проводить ток. [31] Чтобы обеспечить хороший контакт с кристаллом, его либо зажимали установочными винтами, либо заливали припоем . Поскольку относительно высокая температура плавления оловянно-свинцового припоя может повредить многие кристаллы, был использован плавкий сплав с низкой температурой плавления, значительно ниже 200 ° F (93 ° C), такой как металл Вуда . [5] [22] [24] Одна поверхность была оставлена ​​открытой для контакта с проволокой для кошачьих усов.
Кошачий ус
«Кошачий ус», упругий кусок тонкой металлической проволоки, образовывал металлическую сторону соединения. Обычно использовалась проволока из фосфористой бронзы калибра 30, потому что она имела 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 самодельных детекторах обычно имели простую изогнутую форму, но у большинства профессиональных кошачьих усов в середине была спиральная часть, которая служила пружиной. [33] Кристалл требовал правильного легкого нажатия проволокой; слишком большое давление заставляло устройство двигаться в обоих направлениях. [5] В прецизионных детекторах 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 [ править ]

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

Изобретенный в 1906 году Генри HC Данвуди , [34] [35] , этот состоял из куска карбида кремния (SiC, затем известный под торговым названием карборунда ), либо зажат между двумя плоскими металлическими контактами, [5] [22] [26 ] или установленный из легкоплавкого сплава 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 настройки пользователем. [3] Он не был чувствителен к вибрации и поэтому использовался на судовых радиостанциях, где корабль раскачивался волнами, и на военных станциях, где можно было ожидать вибрации от стрельбы. [5] [22] Другим преимуществом было то, что он был толерантным к большим токам и не мог «выгореть» атмосферным электричеством от антенны. [3] Таким образом, это был наиболее распространенный тип, используемый на коммерческих радиотелеграфных станциях. [36]

Карбид кремния - это полупроводник с широкой запрещенной зоной, равной 3 эВ, поэтому для повышения чувствительности детектора напряжение прямого смещения в несколько вольт обычно прикладывалось к переходу с помощью батареи и потенциометра . [22] [26] [36] [35] Напряжение регулировалось потенциометром до тех пор, пока звук в наушниках не стал максимально громким. Смещение перемещало рабочую точку к изогнутому « изгибу » вольт-амперной характеристики устройства , которое давало наибольший выпрямленный ток. [22]

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

Кремниевый детектор [ править ]

Запатентованный и впервые изготовленный в 1906 году компанией Pickard [11] [35], это был первый тип кристаллического детектора, который производился в промышленных масштабах. [12] Кремний требовал большего давления, чем контакт с усами кошки, хотя и не так сильно, как карборунд. [22] Плоский кусок кремния был залит плавким сплавом в металлической чашке, и металлический наконечник , обычно из латуни или золота , прижимался к нему пружиной. [26] [37] Поверхность кремния обычно шлифовали и полировали. Кремний также использовался с сурьмой [22] и мышьяком [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 [ править ]

(слева) Цинкит-халькопиритовый детектор "Перикон", ок. 1912 г., изготовлен фирмой Пикарда Wireless Specialty Apparatus Co. (справа) Еще одна форма детектора контакта кристалл-кристалл, выполненная в виде герметичного сменного блока, ок. 1919 г.

Другой категорией были детекторы, в которых использовались два разных кристалла, соприкасающиеся друг с другом поверхностями, образующие контакт между кристаллами. [5] [26] Детектор «Перикон», изобретенный Пикардом в 1908 году [38], был наиболее распространенным. Perikon расшифровывается как « PER fect p I c K ard c ON Tact». [5] Он состоял из двух кристаллов в металлических держателях, установленных лицом к лицу. Один кристалл был цинкитом ( оксид цинка , ZnO), другой - сульфидом железа и меди, борнитом (Cu 5 FeS 4 ) или халькопиритом (CuFeS2 ). [22] [26] В коммерческом детекторе Пикарда (см. Рисунок) несколько кристаллов цинкита были помещены в плавкий сплав в круглой чашке (справа) , в то время как кристалл халькопирита был установлен в чашке на регулируемом рычаге, обращенном к нему (на оставил). Кристалл халькопирита продвигали вперед, пока он не коснулся поверхности одного из кристаллов цинкита. Когда было обнаружено чувствительное место, рычаг фиксировался на месте с помощью установочного винта. Было предоставлено несколько 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 теллуром . Кремний использовался с кристаллами мышьяка , [30] сурьмы [22] и теллура .

История [ править ]

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

В течение первых трех десятилетий развития радио, с 1888 по 1918 год, которые назывались беспроводной телеграфией или «эрой искры», использовались примитивные радиопередатчики, называемые передатчиками с искровым разрядником , которые генерировали радиоволны с помощью электрической искры . [17] [40] Эти передатчики не могли генерировать непрерывные синусоидальные волны, которые используются для передачи звука (звука) в современных AM или FM радиопередачах. [41] Вместо этого передатчики с искровым разрядником передавали информацию по беспроводной телеграфии ; пользователь быстро включал и выключал передатчик, нажимая на телеграфный ключ, генерирующие импульсы радиоволн, которые выводят текстовые сообщения азбукой Морзе . Следовательно, радиоприемникам той эпохи не нужно было демодулировать радиоволны, извлекать из них аудиосигнал, как это делают современные приемники, им просто нужно было обнаруживать присутствие или отсутствие радиоволн, чтобы издавать звук в наушниках, когда радиоволна представляла собой «точки» и «тире» азбуки Морзе. [1] Устройство, которое это делало, называлось детектором . Кристаллический детектор был самым успешным из многих детекторных устройств, изобретенных в то время.

Кристаллический детектор развился из более раннего устройства [42], первого примитивного детектора радиоволн, названного когерером , разработанного в 1890 году Эдуардом Бранли и использованного в первых радиоприемниках в 1894–96 годах Маркони и Оливером Лоджем . [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. [40] Радиоволны изменили сопротивление контакта, заставив 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 радиоволн это устройство имело высокое электрическое сопротивление в мегомном диапазоне. Когда радиоволна от антенны проходила через электроды, это заставляло опилки «сцепляться» или слипаться вместе, 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 многие исследования найти лучшие детекторы. [5] Он работал за счет сложных эффектов на поверхности тонкой пленки, поэтому ученые того времени не понимали, как это работает, за исключением смутной идеи, что обнаружение радиоволн зависит от некоего 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 [ править ]

«Односторонняя проводимость» кристаллов была открыта Карлом Фердинандом Брауном , немецким физиком, в 1874 году в Вюрцбургском университете . [2] [8] [43] Он изучал медный пирит (Cu 5 FeS 4 ), железный пирит (сульфид железа, FeS 2 ), галенит (PbS) и сульфид медной сурьмы (Cu 3 SbS 4 ). [44] Это было до того, как были открыты радиоволны, и Браун не применял эти устройства на практике, но интересовался нелинейной вольт-амперной характеристикой.что эти сульфиды выставлены. Построив график зависимости тока от напряжения на контакте, созданном куском минерала, которого коснулся проволочный кошачий ус, он обнаружил, что в результате получилась 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 закону Ома . Из-за этой характеристики некоторые кристаллы имели в два раза большее сопротивление току в одном направлении, чем сопротивление току в другом. В 1877 и 1878 году он сообщил о дальнейших экспериментах с псиломелано , (Ba, H
2O)
2Mn
5О
10. Браун провел исследования, которые исключили несколько возможных причин асимметричной проводимости, такие как электролитическое действие и некоторые типы термоэлектрических эффектов. [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 [ править ]

Детектор галенита Бозе из его патента 1901 года. Эта версия была намеренно сделана так, чтобы выглядеть и функционировать как человеческое глазное яблоко, с линзой, фокусирующей миллиметровые волны на контакте с галенитом.
Спектрометр миллиметрового диапазона Бозе, 1897 год. Детектор галенита находится внутри рупорной антенны (F) . Батарея (V) создает ток через детектор, измеряемый гальванометром (G).

Первым, кто использовал кристаллы для обнаружения радиоволн, был индийский физик Джагадиш Чандра Боз из Калькуттского университета в своих знаковых экспериментах по микроволновой оптике на частоте 60 ГГц с 1894 по 1900 год. [45] [46] Как и другие ученые со времен Герца, Бозе исследовал сходство между радиоволнами и светом путем дублирования классических оптических экспериментов с радиоволнами. [47] Он впервые использовал когерер, состоящий из стальной пружины, прижимающейся к металлической поверхности с током, проходящим через нее. 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 галениту .

Его детекторы состояли из небольшого кристалла галенита с металлическим точечным контактом, прижатого к нему винтом с накатанной головкой, установленного внутри закрытого волновода, заканчивающегося рупорной антенной для сбора микроволн. [46] Бозе пропустил через кристалл ток от батареи и измерил его с помощью гальванометра . При попадании микроволн на кристалл гальванометр регистрировал падение сопротивления детектора. В то время ученые думали, что детекторы радиоволн работают 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 искусственной сетчаткой . Он запатентовал детектор 30 сентября 1901 года.[8] [10] Это часто считается первым патентом на полупроводниковое устройство.

Пикард: первые коммерческие детекторы [ править ]

«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 компании American Wireless Telephone and Telegraph Co., изобрел выпрямляющий контактный детектор [49] [50], обнаружив выпрямление радиоволн в 1902 году, экспериментируя с детектором когерера , состоящим из стальной иглы, покоящейся на двух угольных блоках. [12] [13] [50] 29 мая 1902 года он управлял этим устройством, слушая радиотелеграфную станцию. Когереру для работы требовался внешний источник тока, поэтому он последовательно подключил когерер и телефонный наушник к трехэлементной батарее.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]

Жарение прекратилось, и сигналы, хотя и значительно ослабли, стали более четкими, поскольку на них не было 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 местной батареи, казался настолько противоречащим всему моему предыдущему опыту, что ... Я сразу же решил тщательно исследовать это явление. [12] [13]

Генерация звукового сигнала 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 обнаружив около 250 выпрямляющих кристаллов. [5] [12] [13] В 1906 году он получил образец плавленого кремния , искусственного продукта, недавно синтезированного в электрических печах, и он превзошел все другие вещества. [12] [13] Он запатентовал кремниевый детектор 30 августа 1906 г. [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 создал другие детекторы, используя обнаруженные им кристаллы; более популярным является железо пирита «Пирон» детектор и цинкит - халькопирит «Perikon» кристаллический детектор-кристалл в 1908 году, [38] , который выступал за « PER fect р я с K АРД с ПО тактом». [5]

Использование в эпоху беспроводной телеграфии [ править ]

Кристаллический приемник Marconi Type 106, изготовленный с 1915 по 1920 год. Детектор виден в правом нижнем углу. Пока триод не начали заменять его во время Первой мировой войны, 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. [18] В эпоху беспроводной телеграфии до этого. до 1920 года вещания практически не было ; радио служило службой обмена текстовыми сообщениями точка-точка. До тех пор, пока во время Первой мировой войны не начали использоваться триодные вакуумные лампы , радиоприемники не имели усиления и питались только радиоволнами, принимаемыми 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 примерно в 1899 году [2] примерно тогда, 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 из Войска связи США, запатентовал детектор из карбида кремния ( карборунда ), [34] [35] Браун запатентовал датчик детектор вискеров галенита в Германии [52] и LW Austin изобрели кремний-теллуровый детектор.

Примерно в 1907 году кристаллические детекторы заменили когерер и электролитический детектор и стали наиболее широко используемой формой радиодетектора. [18] [53] Пока триодная вакуумная лампа не начала использоваться во время Первой мировой войны, кристаллы были лучшей технологией радиоприема, используемой в сложных приемниках на станциях беспроводной телеграфии, а также в самодельных кристаллических радиоприемниках. [54] На трансокеанских радиотелеграфных станциях для приема трансатлантического трафика телеграмм использовались тщательно продуманные кристаллические приемники с индуктивной связью, 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 высоким токам; многие кристаллы станут нечувствительными при воздействии 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 годах Джордж Вашингтон Пирс в Гарварде проводил исследования работы кристаллических детекторов. [12] [44] Используя осциллограф, сделанный с новой электронно-лучевой трубкой Брауна , он произвел первые изображения форм волны в работающем детекторе, доказав, что он действительно исправлял радиоволны. В ту эпоху, до появления современной физики твердого тела , большинство ученых считали, что кристаллические детекторы работают за счет некоторого термоэлектрического эффекта. [35] Хотя Пирс не открыл механизм, с помощью которого это работает, он доказал, что существующие теории ошибочны; осциллограммы его осциллографа показали отсутствие фазызадержка между напряжением и током в детекторе, исключающая 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 переменного тока Александерсона . Они постепенно заменили старые искровые передатчики с затухающей волной . Кроме того , имея большую дальность передачи, эти передатчики могут быть модулированы с звуковым сигналом для передачи звука с помощью амплитудной модуляции (AM). Было обнаружено, что, в отличие от когерера, выпрямляющее действие кварцевого детектора позволяет ему демодулировать радиосигнал AM, создавая звук (звук). [17] Хотя в то время использовались другие детекторы,Электролитический детектор , клапан Флеминга и триод также могли исправлять АМ-сигналы, кристаллы были самым простым и дешевым АМ-детектором. [17] Поскольку все больше и больше радиостанций начали экспериментировать с передачей звука после Первой мировой войны, растущее сообщество радиослушателей строило или покупало хрустальные радиоприемники, чтобы слушать их. [17] [56] Использование продолжало расти до 1920-х годов, когда их заменили радиолампы. [17] [56]

Crystodyne: диоды отрицательного сопротивления [ править ]

Отрицательное сопротивление диода генератор построен Гернсбек в 1924 году инструкции Лосева. Цинкитовый диод с точечным контактом, который служит активным устройством, имеет маркировку (9).

Некоторые полупроводниковые диоды имеют свойство, называемое отрицательным сопротивлением, что означает, что ток через них уменьшается по мере увеличения напряжения на части их ВАХ . Это позволяет диоду, обычно пассивному устройству, работать как усилитель или генератор . Например, при подключении к резонансному контуру и смещению напряжением постоянного тока отрицательное сопротивление диода может компенсировать положительное сопротивление контура, создавая контур с нулевым сопротивлением переменному току, в котором возникают спонтанные колебательные токи.

Это свойство впервые было обнаружено в кристаллических детекторах около 1909 года Уильямом Генри Экклсом [57] [58] и Пикардом. [13] [59] Они заметили, что когда их детекторы смещались постоянным напряжением для улучшения их чувствительности, они иногда прерывались спонтанными колебаниями. [59] Однако эти исследователи только опубликовали краткие отчеты и не исследовали эффект.

Первым, кто практически использовал отрицательное сопротивление, был российский физик-самоучка Олег Лосев , посвятивший свою карьеру изучению кристаллических детекторов. В 1922 году, работая в новой Нижегородской радиолаборатории, он обнаружил отрицательное сопротивление в смещенных точечных контактах цинкита ( оксида цинка ). [59] [60] [61] [62] [63] Он понял, что усиливающие кристаллы могут быть альтернативой хрупкой, дорогой и энергоемкой вакуумной лампе. Он использовал смещенные переходы кристаллов отрицательного сопротивления для создания твердотельных усилителей , генераторов , а также усилительных и регенеративных радиоприемников., За 25 лет до изобретения транзистора. [57] [61] [63] [64] Позже он даже построил супергетеродинный приемник . [63] Однако его достижения были упущены из виду из-за успеха электронных ламп. Его технология была названа "Crystodyne" издателем науки Хьюго Гернсбэком [64], одним из немногих людей на Западе, обратившим на нее внимание. Через десять лет он отказался от исследований этой технологии, и о ней забыли. [63]

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 отрицательные диоды сопротивления , такие как диод Ганна и IMPATT диода широко используются в качестве СВЧ генераторов в таких устройствах , как скорость радар пушки и открывания дверей гаража .

Открытие светодиода (LED) [ править ]

В 1907 году британский инженер Marconi Генри Джозеф Раунд заметил, что при пропускании постоянного тока через точечный контактный переход из карбида кремния (карборунда) в точке контакта испускалось пятно зеленоватого, голубоватого или желтоватого цвета. [65] Раунд сконструировал светоизлучающий диод (LED). 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 годов 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 предвидел практические применения. [65] Он опубликовал свои эксперименты в 1927 году в российском журнале, [67] и 16 статей, которые он опубликовал по светодиодам 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 квантовой механики , [63] предполагая, что это было обратным фотоэлектрическому эффекту, обнаруженному Альбертом Эйнштейном в 1905 году. [65] [69 ] ] Он написал об этом Эйнштейну, но не получил ответа. [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 Второй мировой войне. 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 помешала ему получить высшее образование или продвинуться по службе в советском обществе, поэтому он никогда не занимал официальную должность выше, чем технический специалист. ) его работы малоизвестны на Западе. [65]

Использовать в эпоху вещания [ править ]

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 бедняков.
Картриджный детектор карборунда (вверху) с аккумулятором смещения, используемый в ламповых радиоприемниках с 1925 г.

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. [70] AM- радиовещание спонтанно возникло примерно в 1920 году, и прослушивание радио стало чрезвычайно популярным времяпрепровождением. Первоначальной аудиторией новых радиостанций, вероятно, были в основном 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 производиться серийно в 1921 году, имели больший диапазон приема, не требовали суетливой настройки кошачьего уса и производили достаточную выходную мощность звука для управления громкоговорителями , позволяя всей семье комфортно слушать 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 приемники на электронных лампах. 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 была 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 почти бесспорным.

Кристаллическое радио стало дешевым альтернативным приемником, используемым в чрезвычайных ситуациях и людьми, которые не могли позволить себе ламповые радиоприемники: [8] подростками, бедными и людьми в развивающихся странах. [56] Построение набора кристаллов оставалось популярным образовательным проектом для ознакомления людей с радио, используемым такими организациями, как Бойскауты . [17] Детектор галенита, наиболее широко используемый тип среди любителей, [5] стал фактически 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 триодный детектор утечки решетки.. Хрустальные радиоприемники хранились на кораблях в качестве аварийных резервных радиостанций. Во время Второй мировой войны в оккупированной нацистами Европе радио использовалось группами Сопротивления как легко сконструированное, легко скрываемое тайное радио. [56] После Второй мировой войны разработка современных полупроводниковых диодов окончательно сделала устаревшим детектор галенита. [56]

Развитие теории полупроводникового выпрямления [ править ]

Полупроводниковые устройства, такие как кристаллический детектор, работают по принципам квантовой механики ; их действие не может быть объяснено классической физикой . Рождение квантовой механики в 1920-х годах стало необходимой основой для развития физики полупроводников в 1930-х годах, когда физики пришли к пониманию того, как работает кристаллический детектор. [72] Немецкое слово halbleiter , переведенное на английский язык как « полупроводник », было впервые использовано в 1911 году для описания веществ, проводимость которых находится между проводниками и изоляторами , таких как кристаллы в кристаллических детекторах.[73] Феликс Блох и Рудольф Пайерлс около 1930 года применили квантовую механику для создания теории движения электронов через кристалл. [73] В 1931 году Алан Уилсон создал квантовую зонную теорию, объясняющую электропроводность твердых тел. [72] [73] Вернер Гейзенберг придумал идею дырки , вакансии 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 понятно, что выпрямляющее действие кристаллических полупроводников связано не только с кристаллом, но и с присутствием примесных атомов в кристаллической решетке. [74] В 1930 году 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 вариациями 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 немного переместили его - 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] позволяющие ученым создавать сверхчистые полупроводниковые кристаллы, в которые они вводили точно контролируемые количества микроэлементов (так называемое легирование ). [74] Это впервые позволило создать полупроводниковые переходы с надежными, воспроизводимыми характеристиками, что позволило ученым проверить свои теории, а позже сделало возможным производство современных диодов .

Теория выпрямления в переходе металл-полупроводник, тип, используемый в детекторе кошачьих усов, была разработана в 1938 году независимо Вальтером Шоттки [75] в исследовательской лаборатории Siemens & Halske в Германии и Невиллом Моттом [76] в Бристольском университете , Великобритания. . [72] [73] [74] 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 и напряжения.кристаллического детектора, наблюдаемого учеными со времен Брауна и Бозе, который отвечает за выпрямление. [72]

Кремниевый диод 1N23. Сетка 1/4 дюйма.

Первые современные диоды [ править ]

Развитие микроволновой технологии в течение 1930-х годов до Второй мировой войны для использования в военных радарах привело к возрождению точечного кристаллического детектора. [8] [50] [74] Приемники микроволновых радаров требовали нелинейного устройства, которое могло бы действовать как смеситель , чтобы смешивать входящий микроволновый сигнал с сигналом гетеродина , чтобы сдвигать микроволновый сигнал вниз до более низкой промежуточной частоты (ПЧ) на который может быть усилен. [74] Электронные лампы, используемые в качестве смесителей на более низких частотах в супергетеродинных приемниках.не мог работать на сверхвысоких частотах из-за чрезмерной емкости. В середине 1930-х годов Джордж Саутворт из Bell Labs , работая над этой проблемой, купил старый детектор кошачьих усов и обнаружил, что он работает на микроволновых частотах. [8] [74] Ганс Холлманн из Германии сделал то же открытие. [8] MIT Лаборатория радиационной запустила проект по разработке СВЧ - детектора диодов, сосредоточив внимание на кремнии, который имел лучшие детектирующие свойства. [8] Примерно к 1942 году точечные детекторы на кристалле кремния для радиолокационных приемников, таких как 1N21 и 1N23, производились серийно, состоящие из кусочка кристалла кремния, легированного бором, сОстрие вольфрамовой проволоки плотно прижалось к нему. Контакт кошачьих усов не требовал регулировки, и это были герметичные узлы. Вторая параллельная программа развития в Университете Пердью производила германиевые диоды. [8] Такие точечные диоды все еще производятся и могут считаться первыми современными диодами.

После войны германиевые диоды заменили детекторы галенитовых усов 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 несколько детекторов усов галенита все еще производятся, но только для антикварных реплик кристаллических радиоприемников или устройств для научного образования.

См. Также [ править ]

  • Когерер
  • Детектор барреттера
  • Электролитический детектор
  • Магнитный детектор
  • Список исторической технологической номенклатуры
  • Точечный транзистор
  • Реджинальд Фессенден

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е г Braun, Аньес; Браун, Эрнест; Макдональд, Стюарт (1982). Революция в миниатюре: история и влияние полупроводниковой электроники . Издательство Кембриджского университета. С. 11–12. ISBN 978-0521289030.
  2. ^ a b c d e f g Малановски, Грегори (2001). Гонка за беспроводную связь: как было изобретено (или открыто) радио . АвторДом. С. 44–45. ISBN 978-1463437503.
  3. ^ Б с д е е г ч я J к 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. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa 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. ^ a b Патент США 1104073 Greenleaf Whittier Pickard, Детектор для беспроводной телеграфии и телефонии , подан: 30 августа 1906 г., выдан: 20 ноября 1906 г.
  7. ^ a b c d Ортон, Джон В. (2004). История полупроводников . Издательство Оксфордского университета. С. 20–23. ISBN 978-0198530831.
  8. ^ Б с д е е г ч я J к л м н 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. Проверено 27 июня 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. ^ Б патент США 755840 Jagadis Chunder Bose, детектор для электрических помех , поданный: 30 сентября 1901 года, выданный 29 марта 1904
  11. ^ a b c Патент США 836,531 Greenleaf Whittier Pickard, Средства для получения разведывательных данных, передаваемых электрическими волнами , подана 30 августа 1906 г., выдана 20 ноября 1906 г.
  12. ^ a b c d e f g h i j k Дуглас, Алан (апрель 1981 г.). «Кристаллический детектор». IEEE Spectrum . 18 (4): 64–69. DOI : 10.1109 / MSPEC.1981.6369482 . ISSN 0018-9235 . S2CID 44288637 .  в архиве: часть1 , часть2 , часть3 , часть4
  13. ^ a b c d e f g Пикард, Гринлиф Уиттиер (август 1919 г.). «Как я изобрел детектор кристаллов» (PDF) . Электрический экспериментатор . 7 (4): 325–330, 360 . Проверено 13 июня +2016 .
  14. ^ a b c Риордан, Майкл; Лилиан Ходдесон (1988). Хрустальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века . США: WW Norton & Company . С. 19–21, 92. ISBN 978-0-393-31851-7.
  15. ^ a b 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. ^ a b c d e f g h i j k Стерлинг, Кристофер Х .; О'Дел, Кэри (2010). Краткая энциклопедия американского радио . Рутледж. С. 199–201. ISBN 978-1135176846.
  18. ^ a b 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. DOI : 10,1109 / jrproc.1917.217311 . S2CID 51644366 . Проверено 19 января 2010 . 
  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 . Проверено 6 марта 2010 .
  21. ↑ Национальное бюро стандартов США (март 1918 г.). Циркуляр № 74: Радио инструменты и измерения . Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. п. 105.
  22. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v Ould, 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. ^ a b Бухер, Элмер Юстис (1920). Руководство для экспериментаторов беспроводной связи . Нью-Йорк: Wireless Press. п. 167.
  24. ^ a b c d e f g h Хирш, Уильям Кроуфорд (июнь 1922 г.). "Радиоаппарат - из чего он сделан?" . Электрический рекорд . 31 (6): 393–394 . Проверено 10 июля 2018 .
  25. ^ a b c Cockaday, Лоуренс М. (1922). Радиотелефония для всех . Нью-Йорк: Frederick A. Stokes Co., стр. 94.
  26. ^ a b c d e f g h 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 - это примитивный точечный диод. Точечный контакт - это простейшая реализация диода Шоттки, который представляет собой устройство с большинством носителей, образованное переходом металл-полупроводник ». Шоу, Райли (апрель 2015). «Детектор кошачьих усов» . Личный блог Райли Шоу . Проверено 1 мая 2018 .
  28. ^ a b c Lescarboura, Остин К. (1922). Радио для всех . Нью-Йорк: Scientific American Publishing Co., стр. 144–146.
  29. ^ Bucher, Элмер Eustice (1920). Руководство беспроводного экспериментатора . Беспроводная пресса. п. 164.
  30. ^ a b c d Морган, Альфред Пауэлл (1914). Строительство беспроводного телеграфа для любителей, 3-е изд . Нью-Йорк: D. Van Nostrand Co., стр. 198–199.
  31. ^ a b 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). Кристально чистая: винтажные американские наборы кристаллов, детекторы кристаллов и кристаллы . Соноран Паблишинг. п. 6. ISBN 978-1-886606-01-2.
  34. ^ a b Патент США 837 616 Генри Х. К. Данвуди, Беспроводная телеграфная система , подана: 23 марта 1906 г., выдана: 4 декабря 1906 г.
  35. ^ a b c d e Коллинз, Арчи Фредерик (16 марта 1907 г.). «Карборундовые и кремниевые детекторы для беспроводного телеграфирования» . Scientific American . Манн и Ко. 96 (11): 234. DOI : 10.1038 / Scientificamerican03161907-234 . Проверено 31 июля 2020 года .
  36. ^ a b c d e f g Бухер, Элмер Юстис (1921). Практическая беспроводная телеграфия: полный учебник для студентов радиосвязи . 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. ^ a b Патент США 912726 Greenleaf Whittier Pickard, приемник колебаний , подан: 15 сентября 1908 г., выдан: 16 февраля 1909 г.
  39. ^ AP Morgan, Строительство беспроводного телеграфа для любителей , 3-е изд. Нью-Йорк: D. Van Nostrand Co., 1914, стр. 135, Рис.108
  40. ^ a b c d Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Inst. инженеров-электриков. С.  18–21 . ISBN 978-0906048245.
  41. Перейти ↑ Aitken, Hugh GJ (2014). Непрерывная волна: технология и американское радио, 1900-1932 гг . Издательство Принстонского университета. С. 4–7, 32–33. ISBN 978-1400854608.
  42. ^ a b Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Inst. инженеров-электриков. С.  205–209, 212 . ISBN 978-0906048245.
  43. ^ 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, Bibcode : 1875AnP ... 229..556B , DOI : 10.1002 / andp.18752291207
  44. ^ a b c Пирс, Джордж У. (июль 1907 г.). «Кристаллические выпрямители электрических токов и электрических колебаний. Часть 1: Карборунд» . Физический обзор . 25 (1): 31–60. Bibcode : 1907PhRvI..25 ... 31Р . DOI : 10.1103 / physrevseriesi.25.31 . Проверено 25 июля 2018 года .
  45. Перейти ↑ Emerson, DT (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 . DOI : 10.1109 / 22.643830 . Проверено 29 июля 2018 года .также перепечатано на IndianDefense
  46. ^ a b c Sarkar, Tapan K .; Сенгупта, Дипак Л. "Признание новаторской работы Дж. К. Бозе в области миллиметрового диапазона и микроволн" в Саркаре, ТК; Майлу, Роберт; Олинер, Артур А. (2006). История беспроводной связи . Джон Вили и сыновья. С. 295–296, 301–305. ISBN 978-0471783015.
  47. ^ Саркар и др (2006) История Wireless , стр. 477-483
  48. ↑ Bose, Jagadish Chandra (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 . DOI : 10,1098 / rspl.1899.0124 . S2CID 121203904 . 
  49. ^ "Гринлиф Уиттиер Пикард" . Британская энциклопедия онлайн . Энциклопедия Britannica Inc. 2018 . Проверено 31 июля 2018 года .
  50. ^ a b c Роер, Т.Г. (2012). Электронные устройства СВЧ . Springer Science and Business Media. С. 5–7. ISBN 978-1461525004.
  51. ^ Некоторая биографическая информация о генерале Генри Х. К. Данвуди доступна на Арлингтонском национальном кладбище .
  52. ^ Немецкий патент 178871 Карл Фердинанд Браун, Wellenempfindliche Kontaktstel , подана: 18 февраля 1906 г., предоставлена: 22 октября 1906 г.
  53. ↑ В руководстве по радио ВМФ США от 1911 г. говорилось: « Сейчас используются только два типа детекторов: кристаллический или выпрямительный детектор и электролитический. Когереры и микрофоны [другой тип когерерного детектора] практически устарели, и их сравнительно немного. магнитных детекторов и детекторов Audion или вентильных [триодных] детекторов ». Робисон, Сэмюэл Шелбурн (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 ВМФ США от 1913 г. говорилось: « Сейчас используется только один тип детектора: кристалл. Когереры и микрофоны практически устарели, и было установлено сравнительно немного магнитных детекторов, детекторов Audion или вентильных [триодных] . " Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Inst. инженеров-электриков. С.  212 . ISBN 978-0906048245.
  55. ^ Маркони использовал детекторы карборунда, начиная примерно с 1907 года в своем первом коммерческом трансатлантическом беспроводном соединении между Ньюфаундлендом, Канада и Клифтоном, Ирландия. Beauchamp, Кен (2001). История телеграфии . Институт инженеров-электриков. п. 191. ISBN. 978-0852967928.
  56. ^ a b c d e Крэддок, Кристин Д. (24 марта 1987 г.). «Хрустальное радио: исторический обзор» (PDF) . Диплом с отличием. Государственный университет Болла, Манси, Индиана . Проверено 2 августа 2018 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  57. ^ a b Гребенников, Андрей (2011). Конструкция ВЧ- и СВЧ-передатчиков . Джон Вили и сыновья. п. 4. ISBN 978-0470520994. Архивировано 17 сентября 2016 года.
  58. ^ Пикард, Greenleaf W. (январь 1925). «Открытие колеблющегося кристалла» (PDF) . Радио Новости . 6 (7): 1166 . Проверено 15 июля 2014 года .
  59. ^ a b c Белый, Томас Х. (2003). «Раздел 14 - Расширенное аудио и разработка вакуумных ламп (1917–1924)» . Ранняя история радио Соединенных Штатов . Earlyradiohistory.us . Проверено 23 сентября 2012 года .
  60. ↑ Лосев, О.В. (январь 1925 г.). «Колеблющиеся кристаллы» (PDF) . Радио Новости . 6 (7): 1167, 1287 . Проверено 15 июля 2014 года .
  61. ^ a b Габель, Виктор (1 октября 1924 г.). «Кристалл как генератор и усилитель» (PDF) . Обзор беспроводного мира и радио . 15 : 2–5. Архивировано 23 октября 2014 года (PDF) . Проверено 20 марта 2014 года .
  62. ↑ Бен-Менахем, Ари (2009). Историческая энциклопедия естественных и математических наук, т. 1 . Springer. п. 3588. ISBN 978-3540688310. Архивировано 23 ноября 2017 года.
  63. ^ a b c d e f g Ли, Томас Х. (2004) Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем, 2-е изд., стр. 20
  64. ^ a b Гернсбэк, Хьюго (сентябрь 1924 г.). «Сенсационное изобретение радио» . Радио Новости : 291.и "The Crystodyne Principle" , Radio News , сентябрь 1924 г., страницы 294–295, 431.
  65. ^ a b c d e f g Желудев, Николай (апрель 2007 г.). «Жизнь и времена светодиода - 100-летняя история» (PDF) . Природа Фотоника . 1 (4): 189–192. Bibcode : 2007NaPho ... 1..189Z . DOI : 10.1038 / nphoton.2007.34 . Архивировано из оригинального (PDF) 31 марта 2017 года . Проверено 11 апреля 2007 .
  66. ↑ Round, Генри Дж. (9 февраля 1907 г.). «Примечание по карборунду» . Электрический мир . 49 (6): 309 . Проверено 1 сентября 2014 года .
  67. ↑ 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 Лосев О.В. (ноябрь 1928 г.). «Детектор светового карборунда и эффект обнаружения и колебаний с кристаллами». Философский журнал . Series 7. 5 (39): 1024–1044. DOI : 10.1080 / 14786441108564683 .
  68. ^ a b Шуберт, Э. Фред (2003). Светодиоды . Издательство Кембриджского университета. С. 2–3. ISBN 978-0521533515.
  69. ^ a b Грэм, Лорен (2013). Одинокие идеи: может ли Россия конкурировать? . MIT Press. С. 62–63. ISBN 978-0262019798.
  70. ↑ В руководстве по радио ВМФ США от 1918 года говорилось: « Сейчас используются два типа детекторов: Audion [триод] и кварцевый или выпрямительный детектор. Когереры и микрофоны [другой тип когерерного детектора] практически устарели. .. но использование Audions ... растет. " Робинсон, Сэмюэл Shelburne (1918). Руководство по беспроводной телеграфии для военно-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 [триодными] вентильными детекторами, которые более стабильны, легче настраиваются и обычно более удовлетворительны ». В издании 1925 года говорилось, что клапаны « заменяют кристалл для всех обычных целей » Филлипс, Вивиан Дж. (1980). Ранние детекторы радиоволн . Лондон: Институт инженеров-электриков. С.  212 . ISBN 978-0906048245.
  72. ^ a b c d e Лукасяк, Лидия; Якубовский, Анджей (январь 2010 г.). «История полупроводников» (PDF) . Журнал телекоммуникаций и информационных технологий . ISSN 1509-4553 . Проверено 2 августа 2018 .  
  73. ^ a b c d "1931: Опубликована" Теория электронных полупроводников " . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров. 2018 . Проверено 1 августа 2018 .
  74. ^ a b c d e f g h Майкл Риордан, Лилиан Ходдесон (1998) Кристальный огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века , с. 89-93
  75. ^ Schottky, W. "Halbleitertheorie der Sperrsschicht". Naturwissenschaften Vol. 26 (1938) стр. 843. Аннотация на английском языке как «Теория полупроводников блокирующего слоя» в журнале Sze, SM Semiconductor Devices: Pioneering Papers. (World Scientific Publishing Co., 1991) стр. 381.
  76. ↑ Мотт, Невилл Ф. (1 мая 1939 г.). «Теория кристаллических выпрямителей» . Труды Королевского общества в Лондоне, серия А . 171 (944): 27–38. DOI : 10.1098 / RSPA.1939.0051 . JSTOR 97313 . Проверено 3 августа 2018 . перепечатано в Александров А.С. (1995). Сэр Невилл Мотт: 65 лет в физике . World Scientific. С. 153–179. ISBN 978-9810222529.

Внешние ссылки [ править ]

  • Публикация " Crystal and Solid Contact Rectifiers 1909" описывает эксперименты по определению средств выпрямления ( файл PDF ).
  • Разработка радиодетекторов с 1917 года . Электрический экспериментатор.
  • The Crystal Experimenters Handbook 1922 Лондонская публикация, посвященная точечным диодным детекторам (PDF-файл любезно предоставлен Лорном Кларком на сайте earlywireless.com)
  • Гарднер, Артур К. (август 1945 г.). «Выпрямляющие кристаллы» (PDF) . Радио . 29 (8): 48–50, 68–69.
Патенты
  • Патент США 906991 - Детектор колебаний (несколько детекторов сульфидов металлов), Клиффорд Д. Бэбкок, 1908 г.
  • Патент США 912 613 - Детектор колебаний и выпрямитель ( детектор из карбида кремния с "покрытием" со смещением постоянного тока), GW Pickard, 1909 г.
  • Патент США 912726 - приемник колебаний (детектор красного оксида цинка (цинкита) с изломом поверхности), GW Pickard, 1909 г.
  • Патент США 933,263 - Колебательное устройство (детектор железного пирита), GW Pickard, 1909 г.
  • Патент США 1118228 - Детекторы колебаний (парные разнородные минералы), GW Pickard, 1914 г.