За полупроводники!
* * *
Когда среднестатистический человек 21 века слышит слово «полупроводники», он чаще всего мысленно дополняет «кремниевые полупроводники». Редко кто знает, что существуют ещё германиевые и, вообще уже считанные единицы смогут близко к тексту процитировать само определение этого понятия:
«Полупроводниками» называется особая группа веществ, обладающих электрической проводимостью меньшей, чем у проводников электрического тока, но большей, чем у изоляторов.
К этой группе веществ относятся некоторые металлы, их сплавы, окислы, сернистые соединения и так далее…».
Понятно?
Стало быть не токмо германием и кремнием может прирастать твердотельная электроника!
Сперва думал быстренько запилить селеновые выпрямители, тем более как-то так само собой получилось, что в моём «послезнании» по этой теме имеется довольно подробная инфа.
Производство селена и его использование в промышленности началось в самом начале двадцатого века. Источниками добычи селена служат отходы производства — шламы медеэлектролитных заводов, сернокислотного и целлюлозно-бумажного производства. Он применяется (или будет применяться, точных сведений у меня нет) в оптической промышленности — для устранения зеленоватости стекла, в металлургии — как легирующий элемент для специальных сталей, в резиновой промышленности — для сокращения сроков вулканизации, в нефтехимической — как «антиокислительная» присадка для смазочных масел…
Ну и, ещё кое-где, всего не перечислишь.
Селеновый выпрямитель является прибором полупроводникового типа и, он довольно просто устроен: металлическая пластина с одной стороны покрыта тонким слоем кристаллического селена — являющимся одним из электродов и, нанесённого в свою очередь на него сплава из олова, висмута и кадмия. Селен и кадмий вступают в реакцию и образуется тонкий слой селенида кадмия. На границе между селеном и селенидом кадмия — образуется своеобразная «система ниппель», иначе говоря — «полупроводниковый переход».
Пластины селеновых выпрямителей, чаще делаются круглой или прямоугольной формы — с центральным отверстием для сборки в более мощные «столбы».
У немцев селеновые выпрямители появятся в радиоаппаратуре в тридцатые годы — поэтому я не без основания считаю, что они вполне реализуемы и в двадцатые.
Кроме того, на основе того же «селенида кадмия» можно замутить фоторезисторы, фотодиоды, солнечные батареи и даже…
Лазеры!
Заманчиво, заманчиво…
* * *
Но вот беда: селен пока не производится с нашей стране, хотя вполне доступен и сравнительно недорог за её пределами. Например, позднее я приобрёл пару пудов его в Гамбурге по цене порядка трёх долларов за килограмм. Такая же фигня и с другими двумя составляющими — кадмием и висмутом.
Перед той же заграничной «командировкой», я про эту оказию не знал… И поэтому подумав, решил что селен от меня никуда не уйдёт — и сперва предпочёл заняться «медно-закисными», по-другому — «купроксными» выпрямителями, или по-третьему — «купроксами».
В «реальной истории» подобное устройство было запатентовано в 1927-ом году в США… Я же перенёс это событие во времени — на два года вперёд и, в пространстве — в Советскую, стало быть, в Россию.
Рисунок 76. Медно-закисный выпрямитель, купроксный выпрямитель, или просто — «купрокс».
Да украл и, чё?!
Будь такая возможность у американского попаданца — уверен и, он бы не оплошал.
Вспомните хотя бы Марка Твена и его «Янки при дворе короля Артура»…
Чё, он разве не крал изобретения из будущего — пароход, револьвер и бейсбол?
Так мне чего или кого стесняться?!
Поскольку для выпрямления используется контакт металла (медь) и полупроводника (закись меди), принцип действия купроксного выпрямителя основан на «эффекте Шоттки» — как и в случае с селеновым, впрочем.
Технология его производства достаточно проста и даже отчасти примитивна, если её знаешь, конечно… Первым делом требуются химически чистые исходные материалы и очень строгое соблюдение температурного режима.
Химически чистую медь нам с Васей обеспечит профессор Чижевский в качестве нагрузки к своей основной трудовой деятельности, температурный режим придётся искать методом «научного тыка».
Пластину чистейшей меди обжигают в чистейшей кислородной атмосфере, до образования на её поверхности слоя чистейшей закиси меди. При этом образующаяся плёнка приобретает тип «p-проводимости», а сама пластина — «n-проводимость». А между ними таким образом, создаётся необходимый для работы полупроводникового диода «p-n-переход».
После обжига, пластину погружают в слабый водный раствор бутилового спирта, запуская процесс восстановления тонкого налёта металлической меди на образовавшимся ранее слое её окисла — который таким образом, «запечатывается» между металлической медью — образуя так называемый «сэндвич».
Вот и практически всё!
Осталось разрезать на куски, припаять к каждому контакты и поместить в корпус.
У таких устройств, кроме несомненных достоинств имеются и существенные недостатки.
Максимальная рабочая температура купроксного выпрямителя не должна превышать 60 ®C, поэтому требуется их охлаждать, применяя громоздкие радиаторные пластины из алюминия или латуни.
Ограниченное допустимое значение тока, для чего при больших напряжениях (например, в тех же выпрямителях) заставляет использовать последовательное соединение отдельных закисных диодов в выпрямительные столбы, собранные на болтах или шпильках.
В принципе, практически такие же недостатки — как и у селенового выпрямителя, так что ничего страшного. Правда, тот имеет свойство при пробое самовосстанавливаться, а этот — имеет свойство относительно быстро «стареть»…
Ну дык, нет ничего вечного на этом Свете!
В «реальной истории» производство купроксных выпрямителей в СССР началось в 1935-ом году и, продолжилось — как бы не до середины двадцатого века. Естественно, как и в моём случае первым делом «купроксы» выпускались в виде выпрямителей для разнообразных нужд, главным образом — для подзарядки аккумуляторных батарей.
Но, не только!
Помните Олега Лосева — изобретателя кристаллического детектора «Кристадина»?
Которого прочил в изобретатели стержневой радиолампы, перед тем как связаться с Васей?
Из-за дороговизны радиоприёмников на лампах, его детекторные приёмники собираемые буквально на коленке и буквально из того, что под ногами валяется (с небольшой натяжкой, конечно) — получили самое широкое распространение в Советском Союзе и даже за его пределами.
Например, детекторный радиоприемник конструкции инженера Н. И. Оганова51, состоял из детектора, антенны, заземления, двух конденсаторов постоянной ёмкости, катушки состоящей из двух подвижных половинок, проводов и наушников.
Рисунок 77. Схема простейшего детекторного радиоприёмника.
Настраиваем детектор на точку генерации и затем — сближая или отдаляя друг от друга половинки катушек, ловим «волну».
В качестве наиболее сложной детали — детектора, современный мне человек может использовать подходящий по характеристики полупроводниковый диод или опять: хорошенько поискать буквально «под ногами».
Вплоть до 1950-х годов радиолюбители часто сами приготавливали так называемый «кристаллический детектор» на основе кристалла какого-нибудь полупроводника. Чаще всего это были цинкит (окись цинка), галенит (сульфат свинца), сульфат кадмия, халькопирит (медный колчедан) и прочие. В качестве полупроводникового элемента удаётся использовать даже обычные графитовый карандаш и лезвие для безопасной бритвы, точнее, покрывающий его оксидный слой52.
Простота простотой, однако, были и свои нюансы и причём изрядно неприятные!
Там, чтоб поймать а потом зафиксировать металлической иголкой точку генерации на кристалле, радиолюбителю надо изрядно помурыжиться. И, ещё далеко не факт, что это получится. Поэтому, как только появились достаточно бюджетные германиевые и кремниевые диоды, эти технологии ушли в прошлое и в наше время, интересны разве что больным на голову реконструкторам.
Рисунок 78. «Цвитектор» — самый первый советский серийный полупроводниковый (меднозакисный) диод или, как тогда называли — «детектор с постоянной чувствительной точкой».
В середине же 30-х годов, эти мучения для тысяч советских радиолюбителей кончились. Нижегородской «Центральной военной-индустриальной радиолабораторией53» (ЦВИРЛ) начат выпуск так называемых «цвитекторов» — «детекторов с постоянной чувствительной точкой».
Название прибора «Цвитектор» — образовано из слов «ЦВИРЛ» и «детектор».
Как её не называй, а это штуковина — первый в мире настоящий полупроводниковый диод!
Я это к чему рассказываю?
А почему бы мне не начать выпускать детекторные приёмники с этим самым «Цвитектором» раньше, чем на десять лет?
Причём, не только в готовом виде, но и виде наборов радиолюбителя — что привить молодёжи вкус и навыки к этому виду творчества? Чтоб к началу Великой Отечественной Войны, у нас было побольше людей — соображающих в радиосвязи хотя бы на любительском уровне.
Чтоб закрыть эту тему, забегу на пару лет вперёд.
Купроксный выпрямитель «ВВП-2» получился так себе и, всё-таки пришлось заняться селеновым — благо Вася и его «орлы» набили руку на «купроксах» и, смогли это сделать достаточно быстро, привлекши ещё с десяток специалистов со стороны…
А вот купроксный диод «ВВП-7» — явная наша с ним общая удача!
Когда артель Путина смогла производить их в достаточных количествах, была образована другая артель, на которую я поставил инженера Семена Ивановича Шапошникова — автора лучшего из существующих детекторных приемников, по силе звука и дальности приема. Её схема была опубликована в журнале «Техника-молодёжи» — инициатором и техническим редактором, напомню, которого я являюсь…
Кстати, идея с журналом оправдала себя на все сто: лучшего способа искать подходящие кадры для своей «промышленной империи» и придумать трудно!
Артель Шапошникова, на ходу стремительно реорганизуюсь в АО, выпускало детекторные приёмники различных типов тысячами, а затем — десятками тысяч.
* * *
Однако, давайте вернёмся к нашему Василию Васильевичу Путину.
Сказать по правде, поручив руководству «Красного рассвета» всячески способствовать его исследованиям в области купроксных выпрямителей, в связи с происходящими летом-осенью 1925-го всем известными событиями — я и забыл про него!
Когда в конце ноября того же года, всё улеглось в Ульяновске и Нижнем Новгороде — но ещё не устаканилось в стране, он явился пред мои светлы очи, чтоб отрапортовать об своих успехах.
Рассеяно выслушав его, я проверил и подписал документацию об создании артели «Красный купрокс», производящей выпрямители для электросварочных аппаратов и диодов для радиоприёмников и хотел уже было распрощаться, как вдруг тот:
— Серафим! Я вот что надумал…
— Жениться что ли решил?
— Да, нет… Если из электрической лампы-диода получился триод, то может из медно-закисного выпрямителя-диода — он тоже получится?
Вижу: ляпнул и сам испугался.
В тот период времени я и сам был перепуганным после того, что натворил свой операцией. «Вброс дохлой кошки»… Центральная власть утратила привычно-чёткие очертания, города были на грани голода и страна шла в разнос от Минска до Владивостока.
Вот я с великого перепуга и, ляпнул в ответку и причём — с донельзя серьёзным видом:
— «Триод»… Мелко плаваешь, Василий! Тогда уж сразу микросхемы запиливай.
Роковое слово было сказано и Вася вмиг напружинил уши, как хорошая охотничья собака на пролетающего мимо наглого бекаса:
— «Микросхемы»?! А что это такое?
Ну, что делать?
Надо продолжить, раз уж начал — иначе не отстанет:
— Это когда на одной пластине находится несколько, а то и много транзисторов… Или, даже — очень много!
— «Транзисторов»?!
В душе начиная себя проклинать:
— Твердотельных триодов, другими словами говоря.
Тот поразмыслив, озадаченно поскрёб подбородок:
— А для чего это нужно?
— Ну, например для создания логических схем комп… Электронно-вычислительных машин.
Василия озарило:
— Это тех, которые Володя делает?
— Тех самых. На реле они будут слишком громоздки, а на лампах — ещё и ненадёжны вдобавок. А вот на полупроводниковых микросхемах будут компактны до такой степени, что смогут размещаться на письменных столах и надёжны как строительный кирпич.
Вася, раззявив рот:
— Не может быть!
Эх, чего уж тут:
— Может…
Схематично нарисовав «сороконожку», я вывалил Васе всё, что знал про чипы:
— …Ведь эти пластины со множеством транзисторов — можно складывать слоями, как бутерброды: слой булки — слой масла, слой масла — слой ветчины. И так далее. Ну а выводы из этого «бутерброда», уже можно выводить к различным устройствам.
Увы, но больше ничего о микросхемах я не знал, но продолжал тереть по ушам дальше, рассказывая про флешку:
— Точно также можно сделать носитель информации для двоичного кода, что разработал Володя — подавая напряжение на отдельные транзисторы, или наоборот — снимая его.
Спохватившись, что наговорил лишнего, отчего у Васи может реально «съехать шифер», включаю заднюю:
— Только ты про это забудь, дружище.
— Как «забыть»?!
— Просто забудь и всё… Это даже не ненаучная фантастика, а забойно-дремучее фэнтази. Так что настоятельно рекомендую: не засоряй себе мозги!
Чуть ли не насильно выпроводив моего пребывающего в ступоре гостя, я задумался: хрен с ним — с микрочипом… А способен ли ВВП и его орлы из «Красного купрокса» изготовить транзистор на основе медно-закисного диода?
А как вообще был изобретён транзистор?
Вроде бы как его изобрёл мой давний знакомец по Нижегородской радиолаборатории — Олег Лосев…
Свежо, как говорится, предание!
А пойду-ка я посижу-пороюсь в своём «послезнании», глядишь и нарою что.
* * *
Нисколько не ставя под сомнение тот факт, что Россия — Родина слонов, всё же скажу — вовсе не Олег Лосев придумал кристаллический детектор. Мало того, такое устройство не являлось в двадцатые годы какой-то редкостной диковинкой.
Первое такое устройство изобрёл американский радиоинженер Гринлиф Уиттер Пиккард в 1906 году. Он проверил большое количество минералов в попытке найти наиболее эффективный полупроводник и остановился на…
