Ist es wichtig, wenn ich Germanium-Transistoren durch Silizium ersetze?

Mit diesem erstaunlichen Artikel habe ich heute Computergold gefunden - er beschreibt den Bau eines 400-Germanium-Transistoren-basierten digitalen bit-seriellen Computers um 1967. Bevor ich mir die Hoffnung mache, etwa 120 US-Dollar für den Bau auszugeben, stellte ich fest, dass er Germanium-Transistoren spezifiziert Konstruktion. Ich habe erwogen, diese als Ersatz zu verwenden - aber ich bin nicht ganz sicher, ob dies geeignet wäre. Gibt es Spannungsunterschiede oder andere elektrische Probleme, die auftreten könnten, oder kann ich dies direkt als Nennwert annehmen? Danke für die Hilfe!

Sie wurden spezifiziert, weil es 1967 war und Siliziumdioden noch im Entstehen begriffen waren. Germanium wurde zuerst entdeckt und für Dioden und Transistoren verwendet und war kommerziell reichlich vorhanden. Silikontransistoren haben angefangen, Germanium zu ersetzen, aber ich denke, für diesen Artikel nicht schnell genug.

Wie bereits erwähnt, möchten Sie die PNP-Version wie eine 2n3907 verwenden. Beachten Sie auch, dass Germaniumdioden bei ähnlicher Funktionsweise eine Durchlassspannung von durchschnittlich 0,2 bis 0,4 Volt aufweisen, während Silizium 0,6 bis 0,8 Volt aufweist. Die Transistoren verhalten sich also nicht exakt gleich .

Diese Seite zeigt 3 Probleme und Lösungen für die Umstellung einer Germaniumschaltung auf Silizium. http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htm Zum größten Teil müssen Sie mehrere Widerstandswerte ändern, damit es funktioniert .

Es sieht so aus, als ob die Transistoren in diesem Artikel vom Typ PNP sind und Sie NPN als Ersatz vorgeschlagen haben. Das wird also nicht funktionieren. Aber ich denke, wenn Sie sich für einen PNP-Siliziumtransistor entscheiden, sollten Sie in der Lage sein, ihn zum Laufen zu bringen.

Erstellen und überprüfen Sie einfach Beispiele der verschiedenen grundlegenden Gatter (NOT, NOR, OR und AND, die im Artikel verwendet werden) und Flip-Flops, bevor Sie versuchen, das Ganze zu erstellen. Möglicherweise müssen Sie einige Widerstandswerte anpassen, um die bestmögliche Leistung (Leistung vs. Geschwindigkeit) zu erzielen.

Nun, für den Anfang haben Germanium-Transistoren die entgegengesetzte Polarität wie die meisten gängigen Silizium-Transistoren, wie Ihr 2N3904. Sie müssen also das Plus und das Minus Ihres Netzteils austauschen und alle Dioden vertauschen .

Was mir in den Diagrammen des Artikels ein wenig komisch vorkommt, ist die Verwendung eines doppelten Netzteils mit sowohl positiven als auch negativen Spannungen. Auch der Verstärkungsfaktor des 2N3904 kann unterschiedlich sein und früher (oder später) in die Sättigung gehen. Das NOR-Gatter auf Seite 5 kann beispielsweise mit nur zwei Eingängen anstelle von einem arbeiten. Die Flip-Flop-Schaltung ist auch empfindlich gegenüber den genauen Werten der Widerstände. Bauen Sie also ein paar Testkreise und prüfen Sie, ob sie funktionieren.

Und oh, ersetzen Sie die Neonlichter durch LEDs; viel sicherer :)

Germanium-Transistoren haben ganz andere Eigenschaften als Silizium. Die in den 1970er Jahren verkauften Tandy Radio Shack "75-in-One" - und "150-in-One" -Elektronik-Kits hatten Germanium-PNP-Transistoren und ein Silizium-NPN. Die Germanium-Transistoren hatten im Vergleich zu Silizium-Transistoren eher "matschige" Leistungseigenschaften, aber auf der Kehrseite konnten sie mit niedrigeren Spannungen betrieben werden. Eines der Projekte war beispielsweise ein Audio-Oszillator, der eine 0,6-Volt-Solarzelle betreiben konnte - etwas, das mit Siliziumtransistoren nicht funktioniert.

Sie haben dies vor einem Jahr gepostet, daher weiß ich nicht, ob Sie noch interessiert sind. Hoffentlich haben Sie das alles inzwischen herausgefunden, aber ich gebe meine Antwort zugunsten aller anderen, die auf diese Saite vertrauen.

Das Projekt ist ziemlich historisch und ich erinnere mich, dass es bereits 1967 in der Wireless World veröffentlicht wurde, als ich mich mit dem damals neuesten Thema Elektronik beschäftigte (mit vielen Ventilen!). Damals war Wireless World das führende Magazin für elektronisches Design und hatte viele topaktuelle Artikel. Vielleicht einer der bekanntesten war Arthur C. Clarkes Vorschlag und seine Berechnungen zur Verwendung von Satelliten mit fester Umlaufbahn. Wenn Sie mehr über das Rechnen erfahren möchten, würde ich vorschlagen, dass Sie nach einem viel moderneren Design suchen. Wenn Sie sich jedoch für die Geschichte des Rechnens interessieren, ist dies genau der richtige Job!

Der Hauptunterschied zwischen Germanium- und Siliziumtransistoren in Schaltkreisen, seien es PNP- oder NPN-Transistoren, besteht darin, dass VBE für kleines Germanium etwa 0,3 Volt beträgt, während die von Silizium etwa 0,7 Volt betragen. Auch Germanium ist wärmeempfindlicher als Silizium und kann thermisch außer Kontrolle geraten und sich selbst zerstören. Silizium ist thermisch viel robuster, und deshalb werden es immer noch verwendet (meine Güte, 50 Jahre später !!) und Germanium wurde in die Junk-Box verbannt, oder vielleicht zu sehr speziellen Zwecken, die mir nicht bekannt sind.

In Bezug auf Ihre Frage, siehe Abb. 3, 4 und 5 auf Seite 5 des Artikels, könnten Sie die PNP-Germaniumtransistoren direkt durch einen kleinen Silizium-PNP-Transistor wie BC557, 2N3906, BC328-25 oder BC640 ersetzen irgendein anderer billiger PNP-Siliziumtransistor mit kleinem Signal, ohne irgendwelche Änderungen an dem Rest der Schaltung, was auch immer. Ich bin sicher, Sie könnten auch die 1S130-Siliziumdioden in der UND- und der Komparatorschaltung durch ein verfügbareres Silizium 1N914 oder ähnliches ersetzen.

Der springende Punkt einer digitalen Transistorschaltung besteht darin, den Transistor in die Sättigung zu treiben. Daher wird der Basiswiderstand normalerweise so berechnet, dass er das 10-fache von Ibe ermöglicht. Er ist also an erster Stelle recht klein und eine Änderung von 0,4 VBE tritt nicht auf um den Wert der beteiligten Widerstände stark zu verändern. Diese Sättigung wird durch die Tatsache unterstützt, dass die Verstärkung von Siliziumtransistoren um den Faktor 10 oder mehr besser ist als die von Vintage-Germanium.

Das einzige, was mich beunruhigen würde, ist, dass die meisten Siliziumtransistoren eine Grenze der Sperrspannung von ungefähr 5 V haben. In der monostabilen Schaltung von Fig. 9 treibt C2 die Basis von Tr2 um fast den Wert der negativen Versorgung in Sperrrichtung. Die maximale VBE-Umkehrspannung für die meisten Siliziumtransistoren liegt bei etwa 5 V, sodass die Begrenzung der Versorgungsspannung auf 5 V dies berücksichtigen würde. Über 5V könnten Sie dann eine 1N914-Diode oder Ähnliches über dem Basisemitter von Tr2 verwenden, um dies zu stoppen. Kathode an 0V und Anode an die Basis.

Probieren Sie die einfachen CCTs aus und prüfen Sie, ob sie funktionieren. Mit dem Preis von Transistoren hat man heutzutage nicht viel zu verlieren.

Ja, der Transistortyp spielt eine Rolle. Wenn Sie das ursprüngliche Design ersetzen möchten, müssen Sie zumindest die umgebenden Widerstände und Kondensatoren neu berechnen.

Der Grund dafür ist, dass verschiedene Transistoren unterschiedliche Parameter haben, zum Beispiel kann die Schwellenspannung unterschiedlich sein, das Ansprechverhalten, der Widerstand usw. (und wahrscheinlich werden diese Parameter im Englischen nicht so genannt :))

Ich empfehle, mit dem Bau von Gattern / Speicherbits zu beginnen, diese isoliert zu testen, die Auswirkungen der Hitze zu beobachten und sie dann in einen Computer zu integrieren.

Sie könnten in Betracht ziehen, integrierte Schaltkreise zu kaufen, die bereits die Gates / Speicher bereitstellen.

Dies ist auch wirklich ein hobby- / didaktisches Unterfangen. Alles, was Sie erreichen, wird zehnmal schneller und zuverlässiger von einem 1-Dollar-Mikrocontroller ausgeführt.