Importa se eu substituir transistores de germânio por silício?

Encontrei hoje ouro de computador com este artigo incrível - ele detalha a construção de um computador digital serial de 400 bits baseado em transistor de germânio, por volta de 1967. Antes de ter minhas esperanças de gastar cerca de US $ 120 para construí-lo, notei que ele especifica transistores de germânio para construção. Eu estava pensando em usá- los como um substituto - mas não tenho certeza se isso seria adequado. Existem diferenças de tensão ou outros problemas elétricos que possam surgir, ou posso considerar o valor de face? Obrigado pela ajuda!

Eles foram especificados porque era 1967 e os diodos de silício ainda eram uma tecnologia nascente. O germânio foi descoberto e usado pela primeira vez para diodos e transistores e era comercialmente abundante. Os transistores de silício começaram a substituir o germânio, mas acho que não rápido o suficiente para esse artigo.

Como mencionado, você deseja usar a versão PNP como uma 2n3907. E lembre-se de que, embora trabalhem de maneiras semelhantes, os diodos de germânio têm uma voltagem direta de 0,2 a 0,4 volts, em média, enquanto o silício terá de 0,6 a 0,8 volts. Portanto, os transistores não agem da mesma maneira exata .

Este site mostra 3 problemas e soluções para converter um circuito de germânio para usar silício. http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htm, na maioria das vezes, você precisará alterar vários valores de resistores para que funcione .

Parece que os transistores no artigo são do tipo PNP e sua substituição proposta é NPN, então isso não vai funcionar. Mas acho que se você escolher um transistor de silício PNP, poderá fazê-lo funcionar.

Basta criar e verificar amostras dos diferentes portões básicos (NOT, NOR, OR e AND são os usados ​​no artigo) e chinelos antes de tentar construir a coisa toda. Pode ser necessário ajustar alguns valores do resistor para obter o melhor desempenho (potência versus velocidade).

Bem, para iniciantes, os transistores de germânio têm polaridade oposta aos transistores de silicone mais comuns, como o seu 2N3904. Portanto, você precisa trocar o mais e o menos da sua fonte de alimentação, além de reverter todos os diodos .

O que me parece um pouco estranho nos diagramas do artigo é o uso de uma fonte de alimentação dupla, com tensões positivas e negativas. Além disso, o fator de amplificação do 2N3904 pode ser diferente, entrando em saturação mais cedo (ou mais tarde). A porta NOR na página 5, por exemplo, pode funcionar com apenas duas entradas altas em vez de uma. O circuito flip-flop também é sensível aos valores exatos dos resistores. Então construa alguns circuitos de teste e veja se eles funcionam.

Ah, substitua os indicadores de neon por LEDs; muito mais seguro :)

Os transistores de germânio têm propriedades muito diferentes do silício. Os kits eletrônicos "75-em-um" e "150-em-um" da Tandy Radio Shack vendidos nos anos 70 tinham transistores PNP de germânio e um NPN de silicone. Os transistores de germânio tinham características de desempenho bastante "moles" em comparação com os de silício, mas, por outro lado, eles podiam operar com tensões mais baixas. Um dos projetos, por exemplo, era um oscilador de áudio que poderia funcionar com uma célula solar de 0,6 volts - algo que não funcionaria com transistores de silício.

Você postou isso há um ano, então não sei se você ainda está interessado. Espero que você já tenha entendido tudo até agora, mas eu envio minha resposta para o benefício de qualquer outra pessoa que tenha essa chance.

O projeto é bastante histórico e eu lembro de ter sido publicado no Wireless World em 1967, quando eu estudava o assunto de vanguarda da eletrônica (com muitas válvulas!) Na época, o Wireless World era a principal revista de design eletrônico e tinha muitos artigos de ponta. Talvez um dos mais famosos tenha sido a proposta e os cálculos de Arthur C. Clarke para o uso de satélites em órbita fixa. Se você deseja aprender mais sobre computação, sugiro que procure um design muito mais moderno. No entanto, se você estiver interessado na história da computação, este seria apenas o trabalho!

A principal diferença entre transistores de germânio e silício nos circuitos de comutação, sejam eles transistores PNP ou NPN, é que o VBE para germânio pequeno é de cerca de 0,3 volts, enquanto os de silício são de 0,7 volts. Além disso, o germânio é mais sensível ao calor que o silício e pode acabar em fuga térmica e se destruir. O silício é muito mais robusto termicamente e é por isso que eles ainda são usados ​​(meu Deus, 50 anos depois !!) e o germânio foi relegado à caixa de lixo ou talvez a usos muito especializados dos quais não tenho conhecimento.

Quanto à sua pergunta, olhando para as figuras 3, 4 e 5 na página 5 do artigo, acho que você poderia substituir os transistores PN germânio diretamente por um transistor PNP de silício pequeno, como BC557, 2N3906, BC328-25 ou BC640 ou qualquer outro transistor de silício PNP de pequeno sinal barato, sem nenhuma alteração no resto do circuito. Tenho certeza de que você também pode alterar os diodos de silício 1S130 nos circuitos AND e do comparador com um 1N914 de silício mais disponível ou similar.

O objetivo de um circuito de transistor digital é conduzir o transistor para a saturação; portanto, geralmente o resistor de base é calculado para permitir 10 vezes o Ibe fazer isso; portanto, é bem pequeno em primeiro lugar e uma mudança de 0,4 VBE não está acontecendo. fazer muita diferença no valor dos resistores envolvidos. Para auxiliar essa saturação, o fato de o ganho de transistores de silício ser um fator 10 ou mais melhor que o germânio vintage.

A única coisa que me preocuparia é que a maioria dos transistores de silício tem um limite de VBE reverso de cerca de 5V. No circuito monoestável da fig. 9, C2 conduzirá a base de Tr2 em polarização reversa quase pelo valor da fonte negativa. O VBE reverse max para a maioria dos transistores de silício é de cerca de 5 V, portanto, limitar os suprimentos a 5 V lidaria com isso. Acima de 5V, você pode usar um diodo 1N914 ou similar no emissor base Tr2 para interromper isso. Cátodo para 0V e ânodo para a base.

Experimente os ccts simples e veja se eles funcionam. Não há muito a perder com o preço dos transistores hoje em dia.

Sim, o tipo de transistor é importante. Se você decidir substituir o projeto original, precisará pelo menos recalcular os resistores e capacitores circundantes.

A razão é que diferentes transistores têm parâmetros diferentes, por exemplo, a tensão limite pode ser diferente, capacidade de resposta diferente, resistência etc. (e provavelmente esses parâmetros não são chamados assim em inglês :))

Minha recomendação é começar a construir portões / bits de memória, testá-los isoladamente, observar o efeito do calor e começar a integrá-los em um computador.

Você pode considerar a compra de circuitos integrados que já fornecem os portões / memória.

Além disso, esse é realmente um empreendimento didático / passatempo, o que você conseguir será executado dez vezes mais rápido e mais confiável por um microcontrolador de US $ 1.