¿Importa si reemplazo los transistores de germanio con silicio?

Encontré la computadora de oro hoy con este increíble artículo : detalla la construcción de una computadora de 400 bits de serie digital basada en transistores de germanio, alrededor de 1967. Antes de tener la esperanza de gastar alrededor de $ 120 para construirlo, noté que especifica transistores de germanio para construcción. Estaba considerando usar estos como un reemplazo, pero no estoy completamente seguro de que esto sea adecuado. ¿Existen diferencias de voltaje u otros problemas eléctricos que podrían surgir, o puedo tomarlo directamente como valor nominal? ¡gracias por la ayuda!

Se especificaron porque era 1967, y los diodos de silicio seguían siendo una tecnología naciente. El germanio fue descubierto y utilizado por primera vez para diodos y transistores, y eran comercialmente abundantes. Los transistores de silicio comenzaron a reemplazar el germanio, pero supongo que no lo suficientemente rápido para ese artículo.

Como se mencionó, desea utilizar la versión PNP como un 2n3907. Y tenga en cuenta que si bien funcionan de manera similar, los diodos de germanio tienen un voltaje directo de 0.2 ~ 0.4 voltios en promedio, mientras que el silicio tendrá 0.6 a 0.8 voltios. Por lo tanto, los transistores no actuarán de la misma manera exacta .

Este sitio muestra 3 problemas y soluciones para convertir un circuito de germanio para usar silicio. http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htm en su mayor parte, necesitará cambiar los valores de múltiples resistencias para que funcione .

Parece que los transistores en el artículo son del tipo PNP y su reemplazo propuesto es NPN, por lo que eso no va a funcionar. Pero creo que si elige un transistor de silicio PNP, debería poder hacerlo funcionar.

Simplemente construya y verifique muestras de las diferentes compuertas básicas (NOT, NOR, OR y AND son las que se usan en el artículo) y chanclas antes de intentar construir todo. Es posible que deba ajustar algunos valores de resistencia para obtener el mejor rendimiento (potencia frente a velocidad).

Bueno, para empezar, los transistores de germanio tienen la polaridad opuesta a la de los transistores de silicio más comunes, como su 2N3904. Por lo tanto, debe cambiar el más y el menos de su fuente de alimentación, además de invertir todos los diodos .

Lo que me parece un poco extraño en los diagramas del artículo es el uso de una fuente de alimentación dual, con voltajes positivos y negativos. Además, el factor de amplificación del 2N3904 puede ser diferente, entrando en saturación antes (o más tarde). La puerta NOR en la página 5, por ejemplo, puede funcionar con solo dos entradas altas en lugar de una. El circuito flip-flop también es sensible a los valores exactos de las resistencias. Así que construya algunos circuitos de prueba y vea si funcionan.

Y, oh, reemplace los indicadores de neón con LED; mucho más seguro :)

Los transistores de germanio tienen propiedades muy diferentes del silicio. Los kits electrónicos Tandy Radio Shack "75 en uno" y "150 en uno" vendidos en la década de 1970 tenían transistores de germanio PNP y un NPN de silicio. Los transistores de germanio tenían características de rendimiento bastante "blandas" en comparación con los de silicio, pero por otro lado, podían funcionar con voltajes más bajos. Uno de los proyectos, por ejemplo, era un oscilador de audio que podía funcionar con una celda solar de 0.6 voltios, algo que no funcionaría con los transistores de silicio.

Lo publicaste hace un año, así que no sé si aún estás interesado. Espero que ya lo tenga todo resuelto, pero presento mi respuesta para beneficio de cualquier otra persona que se encuentre con esta cadena.

El proyecto es bastante histórico y recuerdo que se publicó en Wireless World en 1967 cuando estudiaba el tema de la electrónica de vanguardia (¡con muchas válvulas!) En ese momento, Wireless World era la principal revista de diseño electrónico y Tenía muchos artículos de vanguardia. Quizás uno de los más famosos fue la propuesta y los cálculos de Arthur C. Clarke para usar satélites de órbita fija. Si desea obtener más información sobre informática, le sugiero que busque un diseño mucho más moderno. Sin embargo, si está interesado en la historia de la informática, ¡este sería el trabajo!

La principal diferencia entre los transistores de germanio y silicio en los circuitos de conmutación, ya sean transistores PNP o NPN, es que el VBE para el germanio pequeño es de aproximadamente 0.3 voltios, mientras que los de silicio son de aproximadamente 0.7 voltios. Además, el germanio es más sensible al calor que el silicio y puede terminar en fugas térmicas y destruirse. El silicio es mucho más resistente térmicamente y es por eso que todavía se usan (¡Dios mío, 50 años después!) Y el germanio se ha relegado a la caja de basura o quizás a usos muy especializados de los que no estoy al tanto.

En cuanto a su pregunta, mirando las figuras 3, 4 y 5 en la página 5 del artículo, creo que podría reemplazar los transistores de germanio PNP directamente con un pequeño transistor PNP de silicio como BC557, 2N3906, BC328-25 o BC640, o cualquier otro transistor de silicio PNP de señal pequeña y barato, sin ningún cambio en el resto del circuito. Estoy seguro de que también podría cambiar los diodos de silicio 1S130 en el AND y los circuitos comparadores con un silicio 1N914 o similar más disponible.

El objetivo de un circuito de transistor digital es conducir el transistor a la saturación, por lo que generalmente la resistencia base se calcula para permitir 10 veces el Ibe para hacer esto, por lo que es bastante pequeño en primer lugar y un cambio de 0.4 VBE no va para hacer mucha diferencia en el valor de las resistencias involucradas. Ayudando a esta saturación es el hecho de que la ganancia de los transistores de silicio es un factor de 10 o más mejor que el germanio vintage.

Lo único que me preocuparía es que la mayoría de los transistores de silicio tienen un límite de VBE inverso de aproximadamente 5V. En el circuito monoestable de la figura 9, C2 conducirá la base de Tr2 a polarización inversa en casi el valor del suministro negativo. El VBE inverso máximo para la mayoría de los transistores de silicio es de aproximadamente 5 V, por lo que limitar los suministros a 5 V se ocuparía de esto. Más de 5V, entonces podría usar un diodo 1N914 o similar a través del emisor base de Tr2 para detener esto. Cátodo a 0V y ánodo a la base.

Pruebe los ccts simples y vea si funcionan. No hay mucho que perder con el precio de los transistores hoy en día.

Sí, el tipo de transistor es importante, si decide reemplazar el diseño original, necesitará al menos volver a calcular las resistencias y condensadores circundantes.

La razón es que diferentes transistores tienen diferentes parámetros, por ejemplo, el voltaje de umbral puede ser diferente, diferente capacidad de respuesta, resistencia, etc. (y probablemente estos parámetros no se llaman así en inglés :))

Mi recomendación es comenzar a construir puertas / bits de memoria, probarlos de forma aislada, observar el efecto del calor y luego comenzar a integrarlos en una computadora.

Puede considerar comprar circuitos integrados que ya proporcionan las puertas / memoria.

Además, este es realmente un esfuerzo hobby / didáctico, lo que sea que logre se realizará diez veces más rápido y más confiable por un microcontrolador de $ 1.