Có vấn đề gì không nếu tôi thay thế bóng bán dẫn Germanium bằng silicon?

Tôi đã tìm thấy vàng máy tính ngày hôm nay với bài viết tuyệt vời này - nó mô tả chi tiết về việc xây dựng một máy tính nối tiếp bit kỹ thuật số dựa trên bóng bán dẫn 400 Germanium, vào khoảng năm 1967. Trước khi tôi hy vọng chi khoảng 120 đô la để xây dựng nó, tôi nhận thấy nó chỉ định các bóng bán dẫn Germanium cho xây dựng. Tôi đã cân nhắc sử dụng những thứ này để thay thế - nhưng tôi không hoàn toàn chắc chắn rằng nó sẽ phù hợp. Có sự khác biệt điện áp hoặc các vấn đề điện khác sẽ phát sinh, hoặc tôi có thể đưa nó thẳng cho mệnh giá? cảm ơn đã giúp đỡ!

Chúng được chỉ định bởi vì đó là năm 1967 và điốt silicon vẫn là công nghệ non trẻ. Germanium lần đầu tiên được phát hiện và sử dụng cho điốt và bóng bán dẫn, và rất phong phú về mặt thương mại. Các bóng bán dẫn silicon bắt đầu thay thế Germanium nhưng tôi đoán không đủ nhanh cho bài viết đó.

Như đã đề cập, bạn muốn sử dụng phiên bản PNP như 2n3907. Và hãy nhớ rằng trong khi chúng hoạt động theo cách tương tự, điốt Germanium có điện áp chuyển tiếp trung bình 0,2 ~ 0,4 volt, trong khi silicon sẽ có 0,6 đến 0,8 volt. Vì vậy, các bóng bán dẫn sẽ không hành động theo cùng một cách chính xác .

Trang web này cho thấy 3 vấn đề và giải pháp để chuyển đổi một mạch Germanium để sử dụng silicon. http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htm đối với hầu hết các phần, bạn sẽ cần thay đổi nhiều giá trị điện trở để làm cho nó hoạt động .

Có vẻ như các bóng bán dẫn trong bài viết là loại PNP và đề xuất thay thế của bạn là NPN, vì vậy điều đó sẽ không hoạt động. Nhưng tôi nghĩ rằng nếu bạn chọn một bóng bán dẫn silicon PNP, bạn sẽ có thể làm cho nó hoạt động.

Chỉ cần xây dựng và xác minh các mẫu của các cổng cơ bản khác nhau (KHÔNG, BẮC, HOẶC và AND là các cổng được sử dụng trong bài viết) và flip-flop trước khi bạn cố gắng xây dựng toàn bộ. Bạn có thể cần phải điều chỉnh một số giá trị điện trở để có hiệu suất tốt nhất (công suất so với tốc độ).

Vâng, đối với người mới bắt đầu, bóng bán dẫn Germanium có cực tính ngược với hầu hết các bóng bán dẫn silicon phổ biến, như 2N3904 của bạn. Vì vậy, bạn cần trao đổi cộng và trừ nguồn cung cấp năng lượng của bạn, cộng với đảo ngược tất cả các điốt .

Điều gây ấn tượng với tôi là một chút kỳ lạ trên các sơ đồ trong bài viết là việc sử dụng nguồn điện kép, với cả điện áp dương và âm. Ngoài ra, hệ số khuếch đại của 2N3904 có thể khác nhau, đi vào bão hòa sớm hơn (hoặc muộn hơn). Ví dụ, cổng NOR ở trang 5 có thể chỉ hoạt động với hai đầu vào cao thay vì một. Mạch lật cũng nhạy cảm với các giá trị chính xác của điện trở. Vì vậy, xây dựng một vài mạch thử nghiệm và xem nếu chúng hoạt động.

Và oh, thay thế các chỉ số neon bằng đèn LED; an toàn hơn nhiều :)

Các bóng bán dẫn Germanium có các tính chất rất khác với silicon. Bộ dụng cụ điện tử "75 trong một" và "150 trong một" của Tandy Radio Shack được bán trong những năm 1970 có các bóng bán dẫn PNP Germanium và một NPN silicon. Các bóng bán dẫn Germanium có đặc tính hiệu suất khá "ủy mị" so với các silicon, nhưng về mặt trái, chúng có thể hoạt động với điện áp thấp hơn. Một trong những dự án, ví dụ, là một bộ tạo dao động âm thanh có thể chạy bằng pin mặt trời 0,6 volt - thứ không hoạt động với bóng bán dẫn silicon.

Bạn đã đăng bài này một năm trước vì vậy tôi không biết nếu bạn vẫn quan tâm. Hy vọng rằng bây giờ bạn đã hiểu tất cả nhưng tôi gửi câu trả lời của mình vì lợi ích của bất kỳ ai khác có cơ hội với chuỗi này.

Dự án này khá lịch sử và tôi nhớ nó đã được xuất bản trong Thế giới không dây vào năm 1967 khi tôi đang nghiên cứu về chủ đề điện tử tiên tiến (với rất nhiều van!) Vào thời điểm Thế giới không dây là tạp chí hàng đầu về thiết kế điện tử và đã có nhiều bài viết tiên tiến. Có lẽ một trong những nổi tiếng nhất là đề xuất và tính toán của Arthur C. Clarke khi sử dụng các vệ tinh quỹ đạo cố định. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về điện toán, tôi khuyên bạn nên tìm một thiết kế hiện đại hơn nhiều. Tuy nhiên, nếu bạn quan tâm đến lịch sử của máy tính, đây sẽ chỉ là công việc!

Sự khác biệt chính giữa các bóng bán dẫn Germanium và silicon trong các mạch chuyển mạch, có thể là bóng bán dẫn PNP hoặc NPN là VBE cho Germanium nhỏ là khoảng 0,3 volt trong khi của silicon là khoảng 0,7 volt. Ngoài ra, Germanium nhạy cảm với nhiệt hơn silicon và có thể tự thoát nhiệt và tự hủy. Silicon mạnh hơn nhiều về nhiệt và đó là lý do tại sao chúng vẫn được sử dụng (lòng tốt của tôi, 50 năm sau !!) và gecmani đã bị rớt xuống hộp rác hoặc có lẽ là những chuyên gia rất chuyên nghiệp mà tôi không biết.

Đối với câu hỏi của bạn, nhìn vào hình 3, 4 và 5 trên trang 5 của bài viết, tôi nghĩ rằng bạn có thể thay thế bóng bán dẫn PNP Germanium trực tiếp bằng một bóng bán dẫn PNP silicon nhỏ như BC557, 2N3906, BC328-25 hoặc BC640 hoặc bất kỳ bóng bán dẫn silicon PNP tín hiệu nhỏ giá rẻ khác, mà không có bất kỳ thay đổi nào đối với phần còn lại của mạch. Tôi chắc chắn rằng bạn cũng có thể thay đổi điốt silicon 1S130 trong AND và các mạch so sánh với silicon 1N914 có sẵn hơn hoặc tương tự.

Toàn bộ điểm của mạch bóng bán dẫn kỹ thuật số là đưa bóng bán dẫn vào trạng thái bão hòa, do đó, thông thường điện trở cơ sở được tính toán để cho phép 10 lần Ibe làm điều này, do đó, khá nhỏ ở nơi đầu tiên và thay đổi 0,4 VBE sẽ không xảy ra để làm cho nhiều sự khác biệt với giá trị của các điện trở liên quan. Hỗ trợ sự bão hòa này là thực tế rằng mức tăng của bóng bán dẫn silicon là một yếu tố của 10 hoặc nhiều hơn so với Germanium cổ điển.

Điều duy nhất làm tôi lo lắng là hầu hết các bóng bán dẫn silicon có giới hạn VBE ngược khoảng 5V. Trong mạch ổn định của hình 9, C2 sẽ điều khiển cơ sở của Tr2 thành phân cực ngược gần như bằng giá trị của nguồn cung âm. VBE đảo ngược tối đa cho hầu hết các bóng bán dẫn silicon là khoảng 5 V, do đó, việc giới hạn nguồn cung cấp xuống 5 V sẽ giải quyết vấn đề này. Trên 5V sau đó bạn có thể sử dụng diode 1N914 hoặc tương tự trên bộ phát cơ sở của Tr2 để ngăn chặn điều này. Cathode đến 0V và cực dương cho cơ sở.

Hãy thử các ccts đơn giản và xem nếu chúng làm việc. Không mất nhiều với giá của bóng bán dẫn hiện nay.

Có, loại bóng bán dẫn có vấn đề, nếu bạn quyết định thay thế thiết kế ban đầu, ít nhất bạn sẽ cần phải tính lại các điện trở và tụ điện xung quanh.

Lý do là các bóng bán dẫn khác nhau có các tham số khác nhau, ví dụ điện áp ngưỡng có thể khác nhau, độ phản hồi, điện trở khác nhau, v.v. (và có lẽ các tham số này không được gọi như thế này trong tiếng Anh :))

Đề nghị của tôi là bắt đầu xây dựng các cổng / bit bộ nhớ, kiểm tra chúng cách ly, quan sát ảnh hưởng của nhiệt và sau đó bắt đầu tích hợp chúng vào máy tính.

Bạn có thể xem xét việc mua các mạch tích hợp đã cung cấp cổng / bộ nhớ.

Ngoài ra, đây thực sự là một nỗ lực sở thích / mô phạm, bất cứ điều gì bạn đạt được sẽ được thực hiện nhanh hơn gấp mười lần và đáng tin cậy hơn bởi bộ điều khiển vi mô $ 1.