Importa se sostituisco i transistor al germanio con silicio?

Ho trovato l'oro del computer oggi con questo fantastico articolo - descrive in dettaglio la costruzione di un computer bit-serial digitale basato su transistor a 400 germanio, intorno al 1967. Prima di sperare di spendere circa $ 120 per costruirlo, ho notato che specifica i transistor al germanio per costruzione. Stavo considerando usando questi come un sostituto - ma io non sono del tutto sicuro che questo sarebbe adatto. Ci sono differenze di tensione o altri problemi elettrici che potrebbero sorgere o posso prenderlo direttamente per valore nominale? grazie per l'aiuto!

Furono specificati perché era il 1967 e i diodi al silicio erano ancora tecnologia nascente. Il germanio fu scoperto e usato per la prima volta per diodi e transistor ed era commercialmente abbondante. I transistor al silicio hanno iniziato a sostituire il germanio ma credo che non sia abbastanza veloce per quell'articolo.

Come accennato, si desidera utilizzare la versione PNP come un 2n3907. E tieni presente che mentre funzionano in modo simile, i diodi al germanio hanno una tensione diretta di 0,2 ~ 0,4 volt in media, mentre il silicio avrà da 0,6 a 0,8 volt. Quindi i transistor non agiranno nello stesso modo esatto .

Questo sito mostra 3 problemi e soluzioni per convertire un circuito al germanio in silicio. http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htm per la maggior parte, sarà necessario modificare più valori di resistenza per farlo funzionare .

Sembra che i transistor nell'articolo siano di tipo PNP e la sostituzione proposta sia NPN, quindi non funzionerà. Ma penso che se scegli un transistor al silicio PNP dovresti riuscire a farlo funzionare.

Basta compilare e verificare i campioni delle diverse porte di base (NOT, NOR, OR ed AND sono quelle utilizzate nell'articolo) e le infradito prima di provare a costruire il tutto. Potrebbe essere necessario modificare alcuni valori dei resistori per le migliori prestazioni (potenza vs velocità).

Bene, per cominciare i transistor al germanio hanno la polarità opposta rispetto ai transistor al silicio più comuni, come il tuo 2N3904. Quindi è necessario scambiare il positivo e il negativo dell'alimentatore e invertire tutti i diodi .

Ciò che mi sembra un po 'strano negli schemi dell'articolo è l'uso di una doppia alimentazione, con tensioni sia positive che negative. Inoltre, il fattore di amplificazione del 2N3904 può essere diverso, andando in saturazione prima (o dopo). Ad esempio, la porta NOR a pagina 5 può funzionare con solo due ingressi alti anziché uno. Il circuito flip-flop è anche sensibile ai valori esatti dei resistori. Quindi costruisci alcuni circuiti di prova e vedi se funzionano.

E oh, sostituisci gli indicatori al neon con i LED; molto più sicuro :)

I transistor al germanio hanno proprietà molto diverse dal silicio. I kit elettronici "75-in-one" e "150-in-one" di Tandy Radio Shack venduti negli anni '70 avevano transistor PNP al germanio e un NPN al silicio. I transistor al germanio avevano caratteristiche prestazionali piuttosto "molli" rispetto a quelli al silicio, ma dal lato opposto potevano operare con tensioni più basse. Uno dei progetti, ad esempio, era un oscillatore audio in grado di far funzionare una cella solare da 0,6 volt, qualcosa che non funzionava con i transistor al silicio.

L'hai pubblicato un anno fa, quindi non so se sei ancora interessato. Spero che tu abbia capito tutto ormai, ma invio la mia risposta a beneficio di chiunque altro abbia possibilità su questa stringa.

Il progetto è piuttosto storico e ricordo che è stato pubblicato nel Wireless World nel lontano 1967 quando stavo studiando il tema dell'elettronica allora all'avanguardia (con molte valvole!) All'epoca Wireless World era la prima rivista per la progettazione elettronica e aveva molti articoli all'avanguardia. Forse uno dei più famosi fu la proposta e i calcoli di Arthur C. Clarke per l'utilizzo di satelliti in orbita fissa. Se desideri saperne di più sull'informatica, ti suggerisco di cercare un design molto più moderno. Tuttavia, se sei interessato alla storia dell'informatica, questo sarebbe proprio il lavoro!

La differenza principale tra i transistor al germanio e al silicio nei circuiti di commutazione, siano essi transistor PNP o NPN, è che il VBE per il germanio piccolo è di circa 0,3 volt mentre quelli del silicio sono di circa 0,7 volt. Inoltre il germanio è più sensibile al calore del silicio e può finire in fuga termica e distruggersi. Il silicio è molto più robusto dal punto di vista termico ed è per questo che viene ancora usato (mio Dio, 50 anni dopo !!) e il germanio è stato retrocesso nella junk box o forse per usi molto specialistici di cui non sono a conoscenza.

Per quanto riguarda la tua domanda, guardando le figure 3, 4 e 5 a pagina 5 dell'articolo, penso che potresti sostituire i transistor al germanio PNP direttamente con un piccolo transistor al silicio PNP come BC557, 2N3906, BC328-25 o BC640 o qualsiasi altro transistor di silicio PNP a basso segnale economico, senza alcuna modifica al resto del circuito. Sono sicuro che potresti anche cambiare i diodi al silicio 1S130 in AND e i circuiti di confronto con un silicio 1N914 più disponibile o simile.

L'intero punto di un circuito a transistor digitale è guidare il transistor in saturazione, quindi di solito il resistore di base viene calcolato per consentire a 10 volte l'Ibe di farlo, quindi è piuttosto piccolo in primo luogo e un cambiamento di 0,4 VBE non funziona fare molta differenza sul valore dei resistori coinvolti. Aiutare questa saturazione è il fatto che il guadagno dei transistor al silicio è un fattore 10 o superiore rispetto al germanio vintage.

L'unica cosa che mi preoccuperebbe è che la maggior parte dei transistor al silicio ha un limite di VBE inverso di circa 5 V. Nel circuito monostabile di fig 9, C2 guiderà la base di Tr2 in polarizzazione inversa di quasi il valore dell'alimentazione negativa. Il massimo inverso di VBE per la maggior parte dei transistor al silicio è di circa 5 V, quindi limitando le forniture a 5 V ci occuperemo di questo. Oltre 5 V, è possibile utilizzare un diodo 1N914 o simile sull'emettitore di base di Tr2 per fermarlo. Catodo a 0 V e anodo alla base.

Prova i semplici ccts e vedi se funzionano. Oggigiorno non c'è molto da perdere con il prezzo dei transistor.

Sì, il tipo di transistor è importante, se decidi di sostituire il design originale, dovrai almeno ricalcolare i resistori e i condensatori circostanti.

Il motivo è che diversi transistor hanno parametri diversi, ad esempio la tensione di soglia può essere diversa, diversa reattività, resistenza, ecc. (E probabilmente questi parametri non sono chiamati così in inglese :))

La mia raccomandazione è di iniziare a costruire gate / bit di memoria, testarli in modo isolato, osservare l'effetto del calore e quindi iniziare a integrarli in un computer.

Puoi prendere in considerazione l'acquisto di circuiti integrati che forniscono già cancelli / memoria.

Inoltre, questo è davvero uno sforzo hobby / didattico, qualunque cosa tu realizzi sarà eseguita dieci volte più veloce e più affidabile da un microcontrollore da $ 1.