ゲルマニウムトランジスタをシリコンに置き換えても問題はありますか？

今日、この驚くべき記事でコンピューターゴールドを見つけました。1967年頃の400のゲルマニウムトランジスタベースのデジタルビットシリアルコンピューターの構築について詳しく説明しています。建設。これらを代替品として使用することを検討していましたが、これが適切かどうかは完全にはわかりません。発生する電圧差やその他の電気的な問題はありますか、それとも額面どおりにそのままにすることができますか？助けてくれてありがとう！

それらは1967年であり、シリコンダイオードはまだ初期の技術であったために指定されました。ゲルマニウムは最初に発見され、ダイオードとトランジスタに使用され、商業的に豊富でした。シリコントランジスタはゲルマニウムに取って代わり始めましたが、その記事には十分な速さではないと思います。

前述のように、2n3907のようなPNPバージョンを使用します。また、ゲルマニウムダイオードは同様の方法で動作しますが、ゲルマニウムダイオードの順方向電圧は平均で0.2〜0.4ボルトであり、シリコンは0.6〜0.8ボルトであることに注意してください。だから、トランジスタは同じでは動作しません正確な方法。

このサイトでは、ゲルマニウム回路をシリコン使用に変換するための3つの問題と解決策を示しています。http://www.hawestv.com/transistorize/germanium1.htmほとんどの場合、複数の抵抗値を変更して動作させる必要があります。

この記事のトランジスタはPNPタイプであり、提案されている代替品はNPNであるように見えるため、機能しません。しかし、PNPシリコントランジスタを選択すれば、動作させることができるはずです。

全体を構築する前に、異なる基本ゲート（NOT、NOR、OR、およびANDは記事で使用されているもの）とフリップフロップのサンプルを構築して検証します。最高のパフォーマンス（電力対速度）を得るには、いくつかの抵抗値を微調整する必要がある場合があります。

まず、ゲルマニウムトランジスタは、2N3904などの一般的なシリコントランジスタとは逆の極性を持っています。そのため、電源のプラスとマイナスを交換し、さらにすべてのダイオードを逆にする必要があります。

この記事の図で少し奇妙に思えるのは、正と負の両方の電圧を持つデュアル電源の使用です。また、2N3904の増幅率は異なる場合があり、より早く（またはより遅く）飽和状態になります。たとえば、5ページのNORゲートは、1つではなく2つの入力のみで動作します。フリップフロップ回路は、抵抗の正確な値にも敏感です。したがって、いくつかのテスト回路を構築し、それらが機能するかどうかを確認してください。

そして、ネオンインジケーターをLEDに置き換えます。より安全:)

ゲルマニウムトランジスタは、シリコンとは非常に異なる特性を持っています。1970年代に販売されたTandy Radio Shackの「75-in-one」および「150-in-one」エレクトロニクスキットには、ゲルマニウムPNPトランジスタと1つのシリコンNPNがありました。ゲルマニウムトランジスタは、シリコントランジスタに比べて「どろどろ」の性能特性を備えていましたが、逆に低電圧で動作する可能性がありました。たとえば、プロジェクトの1つは、シリコントランジスタでは機能しない0.6ボルトの太陽電池で動作するオーディオオシレーターでした。

1年前に投稿したので、まだ興味があるかどうかはわかりません。うまくいけば、これですべてがわかったと思いますが、この文字列に出会うだれかのために私の答えを提出します。

このプロジェクトは非常に歴史的であり、1967年に当時の最先端の電子工学（バルブがたくさんありました！）多くの最先端の記事がありました。おそらく最も有名なものの1つは、アーサーC.クラークの提案と固定軌道衛星を使用するための計算です。コンピューティングについてさらに学びたい場合は、はるかにモダンなデザインを探すことをお勧めします。ただし、コンピューティングの歴史に興味があるなら、これはまさに仕事です！

スイッチング回路のゲルマニウムとシリコントランジスタの主な違いは、PNPトランジスタでもNPNトランジスタでも、小さなゲルマニウムのVBEは約0.3ボルトであるのに対し、シリコンのトランジスタは約0.7ボルトです。また、ゲルマニウムはシリコンよりも熱に敏感であり、熱暴走に陥り、自らを破壊する可能性があります。シリコンは熱的にはるかに堅牢であり、それがそれらがまだ使用されている理由です（私の良さ、50年後!!）、ゲルマニウムはジャンクボックスまたはおそらく私が知らない非常に専門的な用途に追いやられました。

質問については、記事の5ページの図3、4、5を見て、PNPゲルマニウムトランジスタをBC557、2N3906、BC328-25、BC640などの小さなシリコンPNPトランジスタに直接置き換えることができると思います。他の安価な小信号PNPシリコントランジスタは、回路の他の部分に一切変更を加えることなく。ANDおよびコンパレータ回路の1S130シリコンダイオードを、より利用可能なシリコン1N914などで変更することもできます。

デジタルトランジスタ回路のポイントは、トランジスタを飽和状態に駆動することです。したがって、通常、ベース抵抗はIbeの10倍を許容できるように計算されるため、そもそもかなり小さく、0.4 VBEの変化は起こりません。関与する抵抗器の値に大きな違いをもたらすため。この飽和を助けるのは、シリコントランジスタのゲインがビンテージゲルマニウムよりも10倍以上優れているという事実です。

私が心配する唯一のことは、ほとんどのシリコントランジスタが約5Vの逆VBEの制限を持っていることです。図9の単安定回路では、C2がTr2のベースをほぼ負電源の値だけ逆バイアスに駆動します。ほとんどのシリコントランジスタのVBE逆方向最大値は約5 Vであるため、電源を5 Vに制限することで対応できます。5Vを超える場合、Tr2のベースエミッタに1N914ダイオードなどを使用して、これを停止できます。0Vへのカソードとベースへのアノード。

シンプルなcctsを試して、動作するかどうかを確認してください。最近のトランジスタの価格で失うことはあまりありません。

はい、トランジスタの種類が重要です。元の設計を置き換える場合は、少なくとも周囲の抵抗とコンデンサを再計算する必要があります。

理由は、異なるトランジスタには異なるパラメータがあり、たとえば、しきい値電圧が異なる場合、応答性、抵抗などが異なる場合があるためです（おそらく、これらのパラメータは英語ではこのように呼ばれません:)）

私の推奨事項は、ゲート/メモリビットの構築を開始し、それらを単独でテストし、熱の影響を観察してから、コンピューターに統合することです。

すでにゲート/メモリを提供している集積回路を購入することを検討してもよいでしょう。

また、これは本当に趣味/教訓的な努力であり、達成するものは何でも、1ドルのマイクロコントローラーによって10倍速く、より信頼性が高くなります。