เครื่องตรวจจับคริสตัล
ส่วนประกอบเครื่องรับวิทยุในยุคแรกๆ
เครื่องตรวจจับหนวดแมว Galena ใช้ในวิทยุคริสตัลยุคแรกๆ
เครื่องตรวจจับคริสตัลแบบแม่นยำด้วย คริสตัล ไพไรต์เหล็กใช้ในสถานีไร้สายเชิงพาณิชย์ พ.ศ. 2457 คริสตัลอยู่ภายในแคปซูลโลหะใต้เข็มแนวตั้ง(ขวา)สปริงใบและสกรูหัวแม่มือช่วยให้ปรับแรงกดของเข็มบนคริสตัลได้อย่างละเอียด

เครื่องตรวจจับคริสตัลเป็นส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ที่ล้าสมัยที่ใช้ใน เครื่องรับวิทยุบางเครื่องในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ซึ่งประกอบด้วยแร่ ผลึกชิ้นหนึ่ง ที่แก้ไขสัญญาณวิทยุกระแสสลับ[1] มันถูกใช้เป็นเครื่องตรวจจับ ( ดีมอดูเลเตอร์ ) เพื่อแยกสัญญาณมอดูเลชั่น เสียง จากพาหะที่มอดูเลชั่น เพื่อสร้างเสียงในหูฟัง[2] มันเป็น ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ประเภทแรก[3]และเป็นหนึ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์เครื่อง แรก [4] ประเภทที่พบมากที่สุดคือเครื่องตรวจจับหนวดแมวซึ่งประกอบด้วยแร่ผลึกชิ้นหนึ่ง มักจะ เป็น กาเลนา ( ตะกั่วซัลไฟด์ ) โดยมีลวดเส้นเล็กสัมผัสพื้นผิว[1] [4] [5]

"การนำไฟฟ้าแบบไม่สมมาตร" ข้ามหน้าสัมผัสไฟฟ้าระหว่างคริสตัลและโลหะถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2417 โดยKarl Ferdinand Braun [ 6] คริสตัลถูกใช้เป็นเครื่องตรวจจับคลื่นวิทยุครั้งแรกในปี พ.ศ. 2437 โดยJagadish Chandra Boseในการทดลองไมโครเวฟ ของเขา [7] [8] Bose ได้จดสิทธิบัตรเครื่องตรวจจับคริสตัลเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2444 [9] เครื่องตรวจจับคริสตัลได้รับการพัฒนาให้เป็นส่วนประกอบวิทยุที่ใช้งานได้จริง โดยส่วนใหญ่แล้วGW Pickard [ 4] [10] [11] ผู้ค้นพบ การแก้ไขคริสตัลในปี พ.ศ. 2445 และพบสารผลึกหลายร้อยชนิดที่สามารถใช้ในการสร้างรอยต่อการแก้ไข[2] [12] หลักการทางกายภาพที่ใช้ทำงานนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจในขณะที่ใช้[13] แต่การวิจัยในเวลาต่อมาเกี่ยวกับ รอยต่อเซมิคอนดักเตอร์จุดสัมผัสดั้งเดิมเหล่านี้ในช่วงทศวรรษปี ค.ศ. 1930 และ 1940 นำไปสู่การพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่[1] [4] [14] [15]

เครื่อง รับวิทยุ ที่ไม่ได้ขยายสัญญาณ ซึ่งใช้เครื่องตรวจจับ คริสตัลเรียกว่าวิทยุคริสตัล[16] วิทยุคริสตัลเป็นเครื่องรับวิทยุประเภทแรกที่ถูกใช้โดยประชาชนทั่วไป[14]และกลายเป็นวิทยุประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดจนถึงช่วงปี ค.ศ. 1920 [17] กลายเป็นสิ่งล้าสมัยเมื่อมีการพัฒนาเครื่องรับหลอดสุญญากาศ ในราวปี ค.ศ. 1920 [1] [14]แต่ยังคงใช้ต่อไปจนถึงสงครามโลกครั้งที่สองและยังคงเป็นโครงการด้านการศึกษาที่พบเห็นได้ทั่วไปในปัจจุบันเนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่าย

การดำเนินการ

แผนภาพแสดงการทำงานของเครื่องตรวจจับคริสตัลAแสดง สัญญาณวิทยุ ที่ปรับแอมพลิจูดจากวงจรจูนของเครื่องรับ ซึ่งใช้เป็นแรงดันไฟฟ้าข้ามหน้าสัมผัสของเครื่องตรวจจับ การสั่นอย่างรวดเร็วคือคลื่นพาหะความถี่วิทยุ สัญญาณเสียง (เสียง) อยู่ในรูปแบบการเปลี่ยนแปลงช้าๆ ( การปรับมอดูเลชั่น ) ของขนาดคลื่น หากสัญญาณนี้ถูกนำไปใช้โดยตรงกับหูฟัง จะไม่สามารถแปลงเป็นเสียงได้ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของเสียงจะเหมือนกันทั้งสองด้านของแกน โดยเฉลี่ยแล้วจะเป็นศูนย์ ซึ่งจะทำให้ไดอะแฟรมของหูฟังไม่มีการเคลื่อนไหวสุทธิBแสดงกระแสผ่านเครื่องตรวจจับคริสตัลซึ่งนำไปใช้กับหูฟังและตัวเก็บประจุบายพาส คริสตัลนำกระแสไปในทิศทางเดียวเท่านั้น โดยตัดการสั่นที่ด้านหนึ่งของสัญญาณออกไป เหลือเพียงกระแสตรงแบบพัลส์ซึ่งแอมพลิจูดจะไม่เฉลี่ยเป็นศูนย์ แต่จะแปรผันตามสัญญาณเสียงCแสดงกระแสที่ผ่านหูฟังตัวเก็บประจุบายพาสที่ขั้วต่อหูฟัง ร่วมกับความต้านทานไปข้างหน้าของไดโอด จะสร้างฟิลเตอร์โลว์พาสที่ทำให้รูปคลื่นเรียบขึ้นโดยกำจัดพัลส์พาหะความถี่วิทยุและทิ้งสัญญาณเสียงไว้ เมื่อกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงนี้ผ่านคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกของหูฟัง จะทำให้คริสตัลผิดรูป (งอ) ทำให้ไดอะแฟรมของหูฟังเบี่ยงเบน การเบี่ยงเบนที่เปลี่ยนแปลงของไดอะแฟรมทำให้ไดอะแฟรมสั่นสะเทือนและสร้างคลื่นเสียง ( คลื่นอะคูสติก ) หากใช้หูฟังแบบคอยล์เสียง กระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจากฟิลเตอร์โลว์พาสจะไหลผ่านคอยล์เสียง ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงซึ่งดึงและผลักไดอะแฟรมของหูฟัง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและสร้างเสียงอีกครั้ง

การสัมผัสระหว่างวัสดุที่ไม่เหมือนกันสองชนิดที่พื้นผิวของผลึกเซมิคอนดักเตอร์ของเครื่องตรวจจับจะสร้างไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ แบบหยาบ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแปลง กระแสไฟฟ้า โดยนำกระแสไฟฟ้าได้ดีในทิศทางเดียวเท่านั้น และต้านทานกระแสไฟฟ้าที่ไหลในทิศทางตรงกันข้าม[2] ในวิทยุแบบผลึกจะเชื่อมต่อระหว่างวงจรปรับความถี่ ซึ่งส่งผ่านกระแสไฟฟ้าที่สั่นซึ่งเหนี่ยวนำในเสาอากาศจากสถานีวิทยุที่ต้องการ และหูฟัง หน้าที่ของวงจรนี้คือทำหน้าที่เป็นตัวถอดรหัสโดยแปลงสัญญาณวิทยุ แปลงจากกระแสไฟฟ้าสลับเป็นกระแสไฟฟ้าตรง แบบพัลส์ เพื่อแยกสัญญาณเสียง ( การมอดูเลต ) จากคลื่นพาหะความถี่วิทยุ[ 2] [4]ตัวถอดรหัส AM ที่ทำงานในลักษณะนี้ โดยแปลงคลื่นพาหะที่มอดูเลต เรียกว่าตัวตรวจจับซองจดหมายกระแสความถี่เสียงที่ผลิตโดยตัวตรวจจับจะผ่านหูฟัง ทำให้ ไดอะแฟรมของหูฟังสั่นสะเทือน ดันอากาศเพื่อสร้างคลื่นเสียง

วิทยุคริสตัลไม่มี ส่วนประกอบ ขยายเสียงเพื่อเพิ่มความดังของสัญญาณวิทยุ พลังเสียงที่ผลิตขึ้นโดยหูฟังมาจากคลื่นวิทยุของสถานีวิทยุที่รับได้เท่านั้น ซึ่งถูกสกัดกั้นโดยเสาอากาศ ดังนั้น ความไวของเครื่องตรวจจับจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดความไวและระยะการรับสัญญาณของเครื่องรับ ทำให้เกิดการวิจัยมากมายเพื่อค้นหาเครื่องตรวจจับที่มีความไวสูง

นอกเหนือจากการใช้งานหลักในวิทยุคริสตัลแล้ว เครื่องตรวจจับคริสตัลยังใช้เป็นเครื่องตรวจจับคลื่นวิทยุในการทดลองทางวิทยาศาสตร์อีกด้วย โดยที่กระแสไฟขาออก DC ของเครื่องตรวจจับจะถูกบันทึกโดยแกลวาโนมิเตอร์ ที่มีความไวสูง และในเครื่องมือทดสอบ เช่นเครื่องวัดคลื่นที่ใช้ในการปรับเทียบความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ[18 ]

ประเภท

เครื่องตรวจจับคริสตัลประกอบด้วยการสัมผัสทางไฟฟ้าระหว่างพื้นผิวของแร่ผลึกกึ่งตัวนำ กับโลหะหรือคริสตัลอื่น[2] [4] เนื่องจากในช่วงเวลาที่ได้รับการพัฒนาไม่มีใครรู้ว่ามันทำงานอย่างไร เครื่องตรวจจับคริสตัลจึงพัฒนาโดยการลองผิดลองถูก การสร้างเครื่องตรวจจับขึ้นอยู่กับประเภทของคริสตัลที่ใช้ เนื่องจากพบว่าแร่ธาตุต่างๆ แตกต่างกันในพื้นที่สัมผัสและแรงกดบนพื้นผิวของคริสตัลที่จำเป็นในการสร้างการสัมผัสแบบแก้ไขที่ละเอียดอ่อน[2] [19] คริสตัลที่ต้องการแรงกดเบา เช่นกาเลนาใช้กับการสัมผัสแบบลวดหนามซิลิกอนใช้กับจุดสัมผัสที่หนักกว่า ในขณะที่ซิลิกอนคาร์ไบด์ ( คาร์โบรันดัม ) สามารถทนต่อแรงกดที่หนักที่สุดได้[2] [19] [20] อีกประเภทหนึ่งใช้คริสตัลสองชนิดของแร่ธาตุต่างชนิดที่มีพื้นผิวสัมผัสกัน โดยประเภทที่พบมากที่สุดคือเครื่องตรวจจับ "Perikon" เนื่องจากเครื่องตรวจจับจะทำงานได้เฉพาะเมื่อมีการสัมผัสที่จุดบางจุดบนพื้นผิวของคริสตัล จุดสัมผัสจึงสามารถปรับได้เกือบตลอดเวลา ด้านล่างนี้เป็นหมวดหมู่หลักของเครื่องตรวจจับคริสตัลที่ใช้ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20:

เครื่องตรวจจับหนวดแมว

จดสิทธิบัตรโดยKarl Ferdinand BraunและGreenleaf Whittier Pickard [5]ในปี 1906 นี่เป็นเครื่องตรวจจับคริสตัลประเภทที่พบมากที่สุด โดยส่วนใหญ่ใช้กับกาเลนา[21] [22]แต่ยังมีคริสตัลอื่นๆ ด้วย ประกอบด้วยแร่ผลึกขนาดเท่าเมล็ดถั่วในที่ยึดโลหะ โดยมีลวดโลหะละเอียดหรือเข็ม ("หนวดแมว") สัมผัสพื้นผิว[2] [4] [20] [23] การสัมผัสระหว่างปลายลวดและพื้นผิวของคริสตัลก่อให้เกิดจุดสัมผัสโลหะ-สารกึ่งตัวนำ ที่ไม่เสถียรแบบหยาบๆ ซึ่งก่อตัวเป็นไดโอดกั้นแบบ Schottky [ 4] [24] หนวดลวดคือขั้วบวกและคริสตัลคือขั้วลบกระแสไฟฟ้าสามารถไหลจากลวดเข้าไปในคริสตัลได้ แต่ไม่สามารถไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม

มีเพียงบางจุดบนพื้นผิวคริสตัลเท่านั้นที่ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อแบบแก้ไข[4] [19] อุปกรณ์นี้มีความไวต่อรูปทรงที่แน่นอนและแรงกดของการสัมผัสระหว่างสายและคริสตัลมาก และการสัมผัสอาจถูกรบกวนจากการสั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อย[4] [6] [13] ดังนั้นจึงต้องค้นหาจุดสัมผัสที่สามารถใช้งานได้โดยการลองผิดลองถูกก่อนใช้งานแต่ละครั้ง[4] สายถูกแขวนจากแขนที่เคลื่อนย้ายได้และผู้ใช้ลากผ่านหน้าคริสตัลจนกระทั่งอุปกรณ์เริ่มทำงาน[19] ในวิทยุคริสตัล ผู้ใช้จะปรับวิทยุให้เข้ากับสถานีท้องถิ่นที่มีสัญญาณแรงหากเป็นไปได้ จากนั้นจึงปรับหนวดแมวจนกว่าจะ ได้ยิน เสียงสถานีหรือสัญญาณวิทยุ (เสียงฟู่แบบสถิต) ในหูฟังของวิทยุ[25] ซึ่งต้องใช้ทักษะและความอดทนอย่างมาก[6] วิธีการปรับทางเลือกคือการใช้บัซเซอร์ ไฟฟ้าเครื่องกลที่ใช้แบตเตอรี่ ซึ่งเชื่อมต่อกับสายดินของวิทยุหรือเชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำกับคอยล์ปรับเพื่อสร้างสัญญาณทดสอบ[25] [26] ประกายไฟที่เกิดจากหน้าสัมผัสของบัซเซอร์ทำหน้าที่เป็นเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ที่อ่อน ซึ่งคลื่นวิทยุสามารถรับได้โดยเครื่องตรวจจับ ดังนั้น เมื่อพบจุดแก้ไขบนคริสตัล ก็จะได้ยินเสียงบัซเซอร์ในหูฟัง ซึ่งในเวลานั้น บัซเซอร์จะถูกปิด

เครื่องตรวจจับประกอบด้วยสองส่วนซึ่งติดตั้งติดกันบนฐานแบนที่ไม่นำไฟฟ้า: แร่ผลึก ที่สร้างด้านเซมิคอนดักเตอร์ของรอยต่อ และ "หนวดแมว" ซึ่งเป็นลวดโลหะบางๆ ที่ยืดหยุ่นได้ที่สร้างด้านโลหะของรอยต่อ

  • คริสตัล :
    ผลึกกาเลนาที่ขายเพื่อใช้ในเครื่องตรวจจับผลึก ประเทศโปแลนด์ ในช่วงทศวรรษปี 1930
    ผลึกที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคือกาเลนา ( ตะกั่วซัลไฟด์ , PbS) ซึ่งเป็นแร่ตะกั่ว ที่พบได้ทั่วไป พันธุ์ต่างๆ ถูกขายภายใต้ชื่อ "Lenzite" [19]และ "Hertzite" [4] [21] [22] แร่ผลึกอื่นๆ ก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน โดยที่พบมากที่สุดคือเหล็กไพไรต์ (เหล็กซัลไฟด์, FeS 2 , "ทองของคนโง่" ซึ่งขายภายใต้ชื่อทางการค้า "Pyron" [27]และ "Ferron" [19] ), [2] [21] [23] โมลิบเดไน ต์ ( โมลิบเดนัมไดซัลไฟด์ , MoS 2 ), [19] [21] [23]และเซรัสไซต์ ( ตะกั่วคาร์บอเนต , PbCO 3 ) [21] ไม่ใช่ว่าตัวอย่างผลึกทั้งหมดจะสามารถใช้งานได้ในเครื่องตรวจจับ บ่อยครั้งที่ต้องทดลองผลึกหลายๆ ชิ้นเพื่อค้นหาชิ้นที่ใช้งานได้[19] กาเลนาที่มีคุณสมบัติในการตรวจจับที่ดีนั้นหาได้ยากและไม่มีลักษณะที่มองเห็นได้อย่างน่าเชื่อถือเพื่อแยกแยะมันออก หินกรวดหยาบของแร่ตรวจจับขนาดเท่าเมล็ดถั่วถูกติดตั้งไว้ในถ้วยโลหะซึ่งประกอบขึ้นเป็นด้านหนึ่งของวงจร การสัมผัสทางไฟฟ้าระหว่างถ้วยและคริสตัลจะต้องดี เพราะเป็นสิ่งสำคัญที่การสัมผัสนี้ จะ ไม่ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อการแก้ไขที่สอง ซึ่งจะสร้างไดโอดแบบติดกันสองตัวซึ่งจะป้องกันไม่ให้อุปกรณ์นำไฟฟ้าได้เลย[28] เพื่อให้สัมผัสกับคริสตัลได้ดี จึงต้องยึดด้วยสกรูเซ็ตหรือฝังในตะกั่วบัดกรีเนื่องจากอุณหภูมิการหลอมเหลวที่ค่อนข้างสูงของตะกั่ว บัดกรีดีบุก อาจสร้างความเสียหายให้กับคริสตัลได้หลายชนิด จึงใช้โลหะผสมที่หลอมละลายได้ซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำ ซึ่งต่ำกว่า 200 °F (93 °C) เช่นโลหะของ Wood [4] [19] [21] ปล่อยให้พื้นผิวด้านหนึ่งเปิดโล่งเพื่อให้สัมผัสกับลวดหนวดแมวได้
  • หนวดแมว : ลวดฟอสเฟอร์บรอนซ์ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 30 AWG / 0.25 มม. มักใช้เป็นหนวดแมวเพราะว่ามีความเด้งในปริมาณที่เหมาะสม[25] [27] [29] ลวดดังกล่าวติดตั้งบนแขนปรับได้พร้อมด้ามจับหุ้มฉนวนเพื่อให้สามารถตรวจสอบพื้นผิวที่เปิดเผยทั้งหมดของคริสตัลได้จากหลายทิศทางเพื่อค้นหาจุดที่ละเอียดอ่อนที่สุด หนวดแมวในเครื่องตรวจจับแบบทำเองมักมีรูปร่างโค้งเรียบง่าย แต่หนวดแมวแบบมืออาชีพส่วนใหญ่จะมีส่วนขดตรงกลางที่ทำหน้าที่เป็นสปริง[30] คริสตัลต้องการแรงกดที่เบาพอเหมาะจากลวด แรงกดมากเกินไปทำให้เครื่องนำไฟฟ้าในทั้งสองทิศทาง[4] เครื่องตรวจจับความแม่นยำที่ผลิตขึ้นสำหรับสถานีโทรเลขวิทยุมักใช้เข็มโลหะแทน "หนวดแมว" ซึ่งติดตั้งบนสปริงใบที่หมุนด้วยสกรูหัวแม่มือเพื่อปรับแรงกดที่ใช้ เข็มทองหรือเงินถูกนำมาใช้กับคริสตัลบางชนิด

เครื่องตรวจจับคาร์โบรันดัม

คิดค้นในปี พ.ศ. 2449 โดยHenry HC Dunwoody [31] [32]ประกอบด้วยชิ้นส่วนของซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC ซึ่งในตอนนั้นรู้จักกันในชื่อทางการค้าว่าคาร์โบรันดัม ) ซึ่งยึดไว้ระหว่างหน้าสัมผัสโลหะแบนสองอัน[4] [19] [23]หรือติดตั้งไว้ในโลหะผสมที่หลอมละลายได้ในถ้วยโลหะที่มีหน้าสัมผัสประกอบด้วยปลายเหล็กกล้าชุบแข็งที่กดให้แน่นด้วยสปริง[33] คาร์โบรันดัม ผลิตภัณฑ์เทียมจากเตาไฟฟ้าที่ผลิตในปี พ.ศ. 2436 ต้องใช้แรงกดที่หนักกว่าหน้าสัมผัสแบบหนวดแมว[2] [4] [19] [33] เครื่องตรวจจับคาร์โบรันดัมเป็นที่นิยม[21] [33]เนื่องจากหน้าสัมผัสที่แข็งแรงไม่จำเป็นต้องปรับใหม่ทุกครั้งที่ใช้งาน เช่นเดียวกับอุปกรณ์แบบหนวดแมวที่บอบบาง[2] [19] [23] เครื่องตรวจจับคาร์โบรันดัมบางรุ่นได้รับการปรับที่โรงงานแล้วจึงปิดผนึกและผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องปรับเอง[2] ไม่ไวต่อการสั่นสะเทือน จึงใช้ในสถานีไร้สายบนเรือที่เรือโคลงเคลงเพราะคลื่น และสถานีทหารที่อาจเกิดการสั่นสะเทือนจากการยิงปืนได้[4] [19] ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ ทนต่อกระแสไฟฟ้าสูง และไม่สามารถ "ถูกเผาไหม้" โดยไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศจากเสาอากาศ[2] ดังนั้น จึงเป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในสถานีวิทยุโทรเลขเชิงพาณิชย์[33]

ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นสารกึ่งตัวนำที่มีแบนด์แก๊ป กว้าง 3 eV ดังนั้นเพื่อให้เครื่องตรวจจับมีความไวมากขึ้น จึงมักใช้แรงดันไบอัส ไปข้างหน้าหลายโวลต์ข้ามรอยต่อโดยแบตเตอรี่และ โพเทนชิออมิเตอร์ [ 19] [23] [33] [32] แรงดันไฟได้รับการปรับด้วยโพเทนชิออมิเตอร์จนกระทั่งเสียงดังที่สุดในหูฟัง ไบอัสจะย้ายจุดทำงาน ไปที่ "หัวเข่า" โค้งของ เส้นโค้งกระแส-แรงดันไฟของอุปกรณ์ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าที่แก้ไขได้มากที่สุด[19]

เครื่องตรวจจับซิลิกอน

จดสิทธิบัตรและผลิตครั้งแรกในปี 1906 โดย Pickard [10] [32]นี่เป็นเครื่องตรวจจับคริสตัลชนิดแรกที่ผลิตในเชิงพาณิชย์[11] ซิลิกอนต้องการแรงกดมากกว่าการสัมผัสแบบหนวดแมว แม้ว่าจะไม่มากเท่าคาร์โบรันดัม[19] ซิลิกอน แผ่นแบนถูกฝังอยู่ในโลหะผสมหลอมเหลวในถ้วยโลหะ และปลายโลหะ ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นทองเหลืองหรือทองคำจะถูกกดทับด้วยสปริง[23] [34] โดยปกติแล้ว พื้นผิวของซิลิกอนจะถูกเจียรให้เรียบและขัดเงา ซิลิกอนยังใช้กับ การสัมผัส แบบแอนติโมนี[19]และอาร์เซนิก[27]เครื่องตรวจจับซิลิกอนเป็นที่นิยมเนื่องจากมีข้อดีเหมือนกับคาร์โบรันดัมมาก การสัมผัสที่แน่นหนาของซิลิกอนไม่สามารถหลุดออกได้โดยการสั่นสะเทือน และไม่ต้องใช้แบตเตอรี่แบบไบอัส จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสถานีโทรเลขวิทยุเชิงพาณิชย์และการทหาร[19]

เครื่องตรวจจับคริสตัลต่อคริสตัล

(ซ้าย)ตัวตรวจจับสังกะสี-แคลโคไพไรต์ "Perikon" ราว ปี 1912ผลิตโดยบริษัท Wireless Specialty Apparatus Co. ของ Pickard (ขวา)ตัวตรวจจับการสัมผัสระหว่างคริสตัลอีกรูปแบบหนึ่ง ผลิตเป็นชุดปลั๊กอินปิดผนึกราวปี 1919

ประเภทอื่นคือเครื่องตรวจจับที่ใช้คริสตัลสองชนิดที่แตกต่างกันโดยมีพื้นผิวสัมผัสกัน ทำให้เกิดการสัมผัสระหว่างคริสตัลกับคริสตัล[4] [23] เครื่องตรวจจับ "Perikon" ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นในปี 1908 โดย Pickard [35]เป็นตัวที่พบเห็นได้ทั่วไปที่สุด Perikonย่อมาจาก " PER fect p I c K ard c ON tact" [4] ประกอบด้วยคริสตัลสองชิ้นในตัวยึดโลหะซึ่งติดตั้งหันหน้าเข้าหากัน คริสตัลหนึ่งชิ้นเป็นซิงก์ไซต์ ( ซิงค์ออกไซด์ , ZnO) อีกชิ้นหนึ่งเป็นคอปเปอร์ไอรอนซัลไฟด์ ซึ่งอาจเป็นบอร์ไนต์ (Cu 5 FeS 4 ) หรือแคลโคไพไรต์ (CuFeS 2 ) [19] [23] ในเครื่องตรวจจับเชิงพาณิชย์ของ Pickard (ดูภาพ)คริสตัลซิงก์ไซต์หลายชิ้นถูกติดตั้งในโลหะผสมที่หลอมละลายได้ในถ้วยกลม(ด้านขวา)ในขณะที่คริสตัลแคลโคไพไรต์ถูกติดตั้งในถ้วยบนแขนที่ปรับได้ซึ่งหันเข้าหาคริสตัล(ด้านซ้าย ) ผลึกแคลโคไพไรต์ถูกเลื่อนไปข้างหน้าจนกระทั่งสัมผัสกับพื้นผิวของผลึกซิงค์ไซต์ เมื่อพบจุดที่อ่อนไหว แขนจะถูกล็อกเข้าที่ด้วยสกรูยึด มีการนำผลึกซิงค์ไซต์หลายชิ้นมาใส่ไว้เนื่องจากผลึกซิงค์ไซต์ที่เปราะบางอาจได้รับความเสียหายจากกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปและมีแนวโน้มที่จะ "ไหม้หมด" เนื่องจากไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศจากเสาอากาศแบบสายหรือกระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลเข้าไปในเครื่องรับจากเครื่องส่งสัญญาณประกายไฟที่มีกำลังแรงซึ่งใช้ในขณะนั้น บางครั้งเครื่องตรวจจับนี้ยังใช้กับแรงดันไฟฟ้าไบอัสไปข้างหน้าเล็กน้อยประมาณ 0.2V จากแบตเตอรี่เพื่อให้มีความไวมากขึ้น[19] [33]

แม้ว่าสังกะสี-แคลโคไพไรต์ "Perikon" จะเป็นเครื่องตรวจจับผลึกต่อผลึกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด แต่ก็ยังมีการใช้คู่ผลึกอื่นๆ ด้วยเช่นกัน สังกะสีใช้กับคาร์บอน กาเลนา และเทลลูเรียมซิลิกอนใช้กับอาร์เซนิก[27] แอนติโมนี[19]และผลึก เทลลูเรียม

ประวัติศาสตร์

สัญลักษณ์กราฟิกที่ใช้สำหรับไดโอดโซลิดสเตตมีต้นกำเนิดมาจากรูปวาดของเครื่องตรวจจับคริสตัลแบบจุดสัมผัส[36] [37]

ในช่วงสามทศวรรษแรกของวิทยุ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2431 ถึง พ.ศ. 2461 เรียกว่ายุคโทรเลขไร้สายหรือยุค "สปาร์ก" เครื่องส่งสัญญาณวิทยุ ดั้งเดิม ที่เรียกว่าเครื่องส่งสัญญาณสปาร์คแก๊ปซึ่งสร้างคลื่นวิทยุด้วยประกายไฟฟ้า[16] [38] เครื่องส่งสัญญาณเหล่านี้ไม่สามารถสร้างคลื่นไซน์ต่อเนื่องที่ใช้ในการส่งเสียงใน การส่ง สัญญาณวิทยุ AM หรือ FM ในปัจจุบันได้[39]แทนที่เครื่องส่งสัญญาณสปาร์คแก๊ปจะส่งข้อมูลโดยใช้โทรเลขไร้สายผู้ใช้เปิดและปิดเครื่องส่งสัญญาณอย่างรวดเร็วด้วยการแตะปุ่มโทรเลขซึ่งสร้างพัลส์ของคลื่นวิทยุที่สะกดเป็นข้อความในรหัสมอร์สดังนั้นเครื่องรับวิทยุในยุคนี้จึงไม่จำเป็นต้องถอดรหัสคลื่นวิทยุ สกัดสัญญาณเสียงออกมาเหมือนที่เครื่องรับสมัยใหม่ทำ เพียงแค่ตรวจจับการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของคลื่นวิทยุ เพื่อสร้างเสียงในหูฟังเมื่อมีคลื่นวิทยุเพื่อแสดง "จุด" และ "เส้นประ" ของรหัสมอร์ส[1] อุปกรณ์ที่ทำเช่นนี้เรียกว่าเครื่องตรวจจับเครื่องตรวจจับคริสตัลถือเป็นอุปกรณ์ตรวจจับที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในบรรดาอุปกรณ์ตรวจจับมากมายที่ประดิษฐ์ขึ้นในยุคนั้น

เครื่องตรวจจับคริสตัลพัฒนามาจากอุปกรณ์รุ่นก่อน[40]เครื่องตรวจจับคลื่นวิทยุดั้งเดิมเครื่องแรกที่เรียกว่าโคฮีเรอร์พัฒนาขึ้นในปี พ.ศ. 2433 โดยÉdouard Branlyและใช้ในเครื่องรับวิทยุเครื่องแรกในปี พ.ศ. 2437-2439 โดย Marconi และOliver Lodge [ 4] [38] โคฮีเรอร์ผลิตขึ้นในหลายรูปแบบ ประกอบด้วยหน้าสัมผัสไฟฟ้าที่มีความต้านทานสูง ซึ่งประกอบด้วยตัวนำที่สัมผัสกับฟิล์มพื้นผิวที่มีความต้านทานบาง ๆ ซึ่งโดยปกติจะเป็นออกซิเดชัน ระหว่างตัวนำ[38] คลื่นวิทยุเปลี่ยนความต้านทานของหน้าสัมผัส ทำให้เกิดการนำกระแสไฟฟ้าตรง รูปแบบที่พบมากที่สุดประกอบด้วยหลอดแก้วที่มีอิเล็กโทรดที่ปลายแต่ละด้าน ซึ่งมีเศษโลหะหลวม ๆ ที่สัมผัสกับอิเล็กโทรด[1] [4] ก่อนที่จะมีการใช้คลื่นวิทยุ อุปกรณ์นี้มีค่าความต้านทานไฟฟ้า สูง ในช่วงเมกะโอห์ม เมื่อคลื่นวิทยุจากเสาอากาศถูกส่งผ่านขั้วไฟฟ้า จะทำให้เศษวัสดุ "เกาะติดกัน" หรือเกาะกันเป็นก้อน และความต้านทานของตัวประสานจะลดลง ทำให้กระแสไฟฟ้าตรงจากแบตเตอรี่ผ่านเข้าไป ซึ่งจะทำให้เกิดเสียงระฆังหรือเกิดรอยบนเทปกระดาษที่แสดงถึง "จุด" และ "เส้นประ" ของรหัสมอร์ส ตัวประสานส่วนใหญ่ต้องถูกแตะด้วยกลไกระหว่างพัลส์ของคลื่นวิทยุแต่ละพัลส์เพื่อให้กลับสู่สถานะที่ไม่นำไฟฟ้า[16] [38]

เครื่องตรวจจับแบบโคฮีเรอร์เป็นเครื่องตรวจจับที่ทำงานได้ไม่ดีนัก จึงทำให้ต้องมีการวิจัยมากมายเพื่อค้นหาเครื่องตรวจจับที่ดีกว่า[4] เครื่องตรวจจับชนิดนี้ทำงานโดยอาศัยเอฟเฟกต์พื้นผิวฟิล์มบางที่ซับซ้อน ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นจึงไม่เข้าใจว่ามันทำงานอย่างไร ยกเว้นแนวคิดที่คลุมเครือว่าการตรวจจับคลื่นวิทยุขึ้นอยู่กับคุณสมบัติลึกลับบางอย่างของหน้าสัมผัสไฟฟ้าที่ "ไม่สมบูรณ์" [4] นักวิจัยที่ศึกษาผลกระทบของคลื่นวิทยุที่มีต่อหน้าสัมผัสไฟฟ้าที่ "ไม่สมบูรณ์" ประเภทต่างๆ เพื่อพัฒนาเครื่องตรวจจับแบบโคฮีเรอร์ที่ดีขึ้น จึงได้ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับแบบคริสตัลขึ้นมา[40]

การทดลองของบราวน์

"การนำไฟฟ้าฝ่ายเดียว" ของผลึกถูกค้นพบโดยKarl Ferdinand Braunนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันในปี 1874 ที่มหาวิทยาลัย Würzburg [7] [41] เขาศึกษาคอปเปอร์ไพไรต์ (Cu 5 FeS 4 ), เหล็กไพไรต์ (เหล็กซัลไฟด์, FeS 2 ) , กาเลนา (PbS) และคอปเปอร์แอนติโมนีซัลไฟด์ (Cu 3 SbS 4 ) [42] ซึ่งเป็นเหตุการณ์ก่อนที่คลื่นวิทยุจะถูกค้นพบ และ Braun ไม่ได้นำอุปกรณ์เหล่านี้ไปใช้ในทางปฏิบัติ แต่สนใจในลักษณะของกระแสไฟฟ้า-แรงดันไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้น ที่ซัลไฟด์เหล่านี้แสดงออกมา เมื่อสร้างกราฟของกระแสไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันของแรงดันไฟฟ้าข้ามจุดสัมผัสที่เกิดจากแร่ชิ้นหนึ่งที่สัมผัสโดยหนวดแมวลวด เขาพบว่าผลลัพธ์เป็นเส้นตรงที่แบนสำหรับกระแสไฟฟ้าในทิศทางหนึ่ง แต่โค้งขึ้นสำหรับกระแสไฟฟ้าในทิศทางตรงข้าม แทนที่จะเป็นเส้นตรง แสดงให้เห็นว่าสารเหล่านี้ไม่ปฏิบัติตามกฎของโอห์ม เนื่องจากลักษณะนี้ คริสตัลบางชนิดจึงมีความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าในทิศทางหนึ่งมากกว่ากระแสไฟฟ้าในทิศทางอื่นถึงสองเท่า ในปี พ.ศ. 2420 และ พ.ศ. 2421 เขาได้รายงานการทดลองเพิ่มเติมด้วยไซโลเมเลน ( Ba,H
2โอ)
2เอ็มเอ็น
5โอ้
10Braun ได้ทำการสืบสวนซึ่งได้ตัดสาเหตุที่เป็นไปได้หลายประการของการนำไฟฟ้าที่ไม่สมมาตรออกไป เช่น การกระทำของ อิเล็กโทรไลต์ และ ผลเทอร์โมอิเล็กทริกบางประเภท[42]

สามสิบปีหลังจากการค้นพบเหล่านี้ หลังจากการทดลองของโบส บราวน์เริ่มทดลองกับคอนแทคเลนส์คริสตัลไลน์ของเขาเพื่อใช้เป็นเครื่องตรวจจับคลื่นวิทยุ ในปี 1906 เขาได้รับสิทธิบัตรจากเยอรมนีสำหรับเครื่องตรวจจับหนวดแมวกาเลนา แต่สายเกินไปที่จะจดสิทธิบัตรในประเทศอื่น

การทดลองของโบส

Jagadish Chandra Bose ใช้คริสตัลในการตรวจจับคลื่นวิทยุที่มหาวิทยาลัยกัลกัตตา ใน การทดลองออปติกไมโครเวฟ 60 GHz ของ เขาตั้งแต่ปี 1894 ถึง 1900 [43] [44] เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ตั้งแต่ Hertz Bose ได้ตรวจสอบความคล้ายคลึงกันระหว่างคลื่นวิทยุและแสงโดยทำซ้ำ การทดลองออ ปติก แบบคลาสสิก ด้วยคลื่นวิทยุ[45] สำหรับเครื่องรับ เขาใช้โคฮีเรอร์ เป็นอันดับแรก ซึ่งประกอบด้วยสปริงเหล็กที่กดกับพื้นผิวโลหะซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เมื่อไม่พอใจกับเครื่องตรวจจับนี้ ประมาณปี 1897 Bose จึงวัดการเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานของโลหะและสารประกอบโลหะหลายสิบชนิดที่สัมผัสกับไมโครเวฟ[44] [46] เขาทดลองกับสารหลายชนิดในฐานะเครื่องตรวจจับการสัมผัส โดยเน้นที่กาเลนา

เครื่องตรวจจับของเขาประกอบด้วยคริสตัลกาเลนาขนาดเล็กที่มีจุดสัมผัสโลหะกดทับด้วยสกรูหัวแม่มือ ติดตั้งอยู่ภายในท่อ นำ คลื่น ปิด ที่ปลายเสาอากาศฮอร์นเพื่อรวบรวมคลื่นไมโครเวฟ[44] โบสส่งกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ผ่านคริสตัล และใช้กัลวาโนมิเตอร์ในการวัด เมื่อคลื่นไมโครเวฟกระทบคริสตัล กัลวาโนมิเตอร์บันทึกการลดลงของความต้านทานของเครื่องตรวจจับ ในเวลานั้น นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเครื่องตรวจจับคลื่นวิทยุทำงานด้วยกลไกบางอย่างที่คล้ายกับวิธีที่ดวงตาตรวจจับแสง และโบสพบว่าเครื่องตรวจจับของเขายังไวต่อแสงที่มองเห็นได้และอัลตราไวโอเลตด้วย ทำให้เขาเรียกมันว่าจอประสาทตาเทียมเขาจดสิทธิบัตรเครื่องตรวจจับเมื่อวันที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2444 [7] [9] มักถือเป็นสิทธิบัตรแรกสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์

พิคการ์ด: เครื่องตรวจจับเชิงพาณิชย์เครื่องแรก

เครื่องตรวจจับโคฮีเรอร์แบบ "ไมโครโฟน" จากปี 1909 คล้ายกับเครื่องตรวจจับที่พิกการ์ดค้นพบในการแก้ไขคลื่น โดยนิยมใช้กันแพร่หลายในเครื่องรับรุ่นแรกๆ เครื่องตรวจจับนี้ประกอบด้วยเข็มเหล็กที่วางอยู่บนบล็อกคาร์บอน 2 ชิ้น ชั้นสารกึ่งตัวนำที่สึกกร่อนบนเหล็กอาจเป็นสาเหตุของการแก้ไขคลื่น

กรีนลีฟ วิทเทียร์ พิคการ์ดอาจเป็นผู้รับผิดชอบหลักในการทำให้เครื่องตรวจจับคริสตัลเป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริง พิคการ์ดซึ่งเป็นวิศวกรของบริษัท American Wireless Telephone and Telegraph Co. ได้ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับแบบสัมผัสที่แก้ไขได้[47] [48]โดยค้นพบการแก้ไขคลื่นวิทยุในปี 1902 ขณะทำการทดลองกับ เครื่องตรวจ จับโคฮีเรอร์ซึ่งประกอบด้วยเข็มเหล็กที่วางอยู่บนบล็อกคาร์บอนสองบล็อก[11] [12] [48] เมื่อวันที่ 29 พฤษภาคม 1902 เขากำลังใช้งานอุปกรณ์นี้โดยฟังสถานีโทรเลขวิทยุ โคฮีเรอร์ต้องใช้แหล่งจ่ายกระแสไฟภายนอกในการทำงาน ดังนั้นเขาจึงเชื่อมต่อโคฮีเรอร์และหูฟังโทรศัพท์แบบอนุกรมกับแบตเตอรี่ 3 เซลล์ เพื่อให้พลังงานแก่หูฟัง เมื่อรำคาญกับเสียงรบกวนจากพื้นหลังที่เกิดจากกระแสไฟผ่านคาร์บอน เขาจึงเอื้อมมือไปตัดเซลล์แบตเตอรี่สองเซลล์ออกจากวงจรเพื่อลดกระแสไฟ[11] [12]

การทอดหยุดลง และสัญญาณแม้จะอ่อนลงมาก แต่ก็ชัดเจนขึ้นมากเมื่อไม่มีเสียงรบกวนจากไมโครโฟน เมื่อมองไปที่วงจรของฉัน ฉันพบว่าแทนที่จะตัดเซลล์สองเซลล์ออกไป ฉันกลับตัดทั้งสามเซลล์ออกไป ดังนั้น ไดอะแฟรมโทรศัพท์จึงทำงานด้วยพลังงานของสัญญาณเครื่องรับเท่านั้น เครื่องตรวจจับการสัมผัสที่ทำงานโดยไม่มีแบตเตอรี่ในพื้นที่นั้นดูขัดแย้งกับประสบการณ์ก่อนหน้านี้ของฉันมาก ... ฉันจึงตัดสินใจทันทีที่จะตรวจสอบปรากฏการณ์นี้อย่างละเอียด[11] [12]

การสร้างสัญญาณเสียงโดยไม่ใช้แบตเตอรี่ไบอัส DC ทำให้ Pickard ตระหนักว่าอุปกรณ์นี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า ในช่วงสี่ปีต่อมา Pickard ได้ดำเนินการค้นหาอย่างละเอียดถี่ถ้วนเพื่อค้นหาสารที่สร้างหน้าสัมผัสการตรวจจับที่ละเอียดอ่อนที่สุด ในที่สุดก็ทดสอบแร่ธาตุหลายพันชนิด[7]และค้นพบผลึกแปลงกระแสไฟฟ้าประมาณ 250 ชนิด[4] [11] [12] ในปี 1906 เขาได้ตัวอย่างซิลิกอน หลอมเหลว ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เทียมที่เพิ่งสังเคราะห์ในเตาไฟฟ้า และมันมีประสิทธิภาพดีกว่าสารอื่นๆ ทั้งหมด[11] [12] เขาจดสิทธิบัตรเครื่องตรวจจับซิลิกอนเมื่อวันที่ 30 สิงหาคม 1906 [7] [10] ในปี 1907 เขาได้ก่อตั้งบริษัทเพื่อผลิตเครื่องตรวจจับของเขา ชื่อว่า Wireless Specialty Products Co. และเครื่องตรวจจับซิลิกอนเป็นเครื่องตรวจจับผลึกตัวแรกที่ขายในเชิงพาณิชย์[11] Pickard ได้ผลิตเครื่องตรวจจับอื่นๆ โดยใช้ผลึกที่เขาค้นพบ โดยเครื่องตรวจจับ ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ เครื่องตรวจจับ ไพไรต์เหล็ก "Pyron" และ เครื่องตรวจจับ ผลึกซิงค์ไซต์ - แคลโคไพไรต์ "Perikon" ในปี พ.ศ. 2451 [35]ซึ่งย่อมาจาก " PER fect p I c K ard c ON tact" [4]

การใช้งานในยุคโทรเลขไร้สาย

เครื่องรับคริสตัล Marconi Type 106 ที่ผลิตตั้งแต่ปี 1915 จนถึงประมาณปี 1920 เครื่องตรวจจับจะมองเห็นได้ทางด้านล่างขวา จนกระทั่งไตรโอดเริ่มเข้ามาแทนที่ในสงครามโลกครั้งที่ 1 เครื่องตรวจจับคริสตัลจึงถือเป็นเทคโนโลยีที่ล้ำสมัย

Guglielmo Marconiได้พัฒนาเครื่องส่งและเครื่องรับโทรเลขไร้สายที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกในปี 1896 และวิทยุเริ่มถูกนำมาใช้ในการสื่อสารในราวปี 1899 เครื่องส่งและรับสัญญาณโคฮีเรอร์ถูกใช้เป็นเครื่องตรวจจับในช่วง 10 ปีแรก จนกระทั่งประมาณปี 1906 [17] ใน ยุค โทรเลขไร้สายก่อนปี 1920 แทบจะไม่มีการออกอากาศวิทยุทำหน้าที่เป็นบริการส่งข้อความแบบจุดต่อจุด จนกระทั่ง หลอดสุญญากาศ ไตรโอดเริ่มถูกนำมาใช้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1เครื่องรับวิทยุไม่มีการขยายสัญญาณและใช้พลังงานจากคลื่นวิทยุที่รับได้จากเสาอากาศเท่านั้น[11] การสื่อสารทางวิทยุระยะไกลขึ้นอยู่กับเครื่องส่งสัญญาณกำลังสูง (สูงสุด 1 เมกะวัตต์) เสาอากาศลวดขนาดใหญ่ และเครื่องรับที่มีเครื่องตรวจจับที่ละเอียดอ่อน[11]

เครื่องตรวจจับคริสตัลถูกคิดค้นโดยนักวิจัยหลายคนในเวลาเดียวกัน[4] Braun เริ่มทดลองกับเครื่องตรวจจับคริสตัลประมาณปี 1899 ซึ่งเป็นช่วงที่ Bose จดสิทธิบัตรเครื่องตรวจจับกาเลนาของเขา[7] Pickard ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับซิลิกอนของเขาในปี 1906 นอกจากนี้ในปี 1906 Henry Harrison Chase Dunwoody [49] นายพลที่เกษียณอายุราชการในกองสัญญาณกองทัพบกสหรัฐฯ ได้จดสิทธิบัตร เครื่องตรวจจับ ซิลิกอนคาร์ไบด์ ( คาร์โบรันดัม ) [31] [32] Braun ได้จดสิทธิบัตรเครื่องตรวจจับกาเลนาหนวดแมวในเยอรมนี[50] และLW Austinได้ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับซิลิกอน-เทลลูเรียม

ราวปี 1907 เครื่องตรวจจับคริสตัลเข้ามาแทนที่เครื่องตรวจจับโคฮีเรอร์และ อิเล็กโทรไลต์ จนกลายเป็นเครื่องตรวจจับวิทยุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด[17] [51] จนกระทั่งหลอดสุญญากาศไตรโอดเริ่มถูกนำมาใช้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 คริสตัลถือเป็นเทคโนโลยีการรับสัญญาณวิทยุที่ดีที่สุด ซึ่งใช้ในเครื่องรับที่ซับซ้อนในสถานีโทรเลขไร้สาย รวมถึงในวิทยุคริสตัลแบบทำเอง[52] ในสถานีโทรเลขวิทยุข้ามมหาสมุทร เครื่องรับคริสตัลแบบเหนี่ยวนำที่ซับซ้อนซึ่งป้อนโดยเสาอากาศลวดยาวเป็นไมล์ถูกใช้เพื่อรับการสื่อสารโทรเลขข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก[53] มีการวิจัยมากมายเพื่อค้นหาเครื่องตรวจจับที่ดีกว่า และทดลองใช้คริสตัลหลายประเภท[28] เป้าหมายของนักวิจัยคือการค้นหาคริสตัลที่ปรับสภาพได้ซึ่งเปราะบางและไวต่อการสั่นสะเทือนน้อยกว่ากาเลนาและไพไรต์ คุณสมบัติที่ต้องการอีกประการหนึ่งคือความทนต่อกระแสไฟฟ้าสูง คริสตัลหลายชนิดจะไม่ไวต่อกระแสไฟฟ้าเมื่อถูกปล่อยประจุไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศจากเสาอากาศลวดกลางแจ้ง หรือกระแสไฟฟ้าจากเครื่องส่งสัญญาณประกายไฟที่มีพลังรั่วไหลเข้าไปในเครื่องรับ คาร์โบรันดัมพิสูจน์แล้วว่าดีที่สุดในบรรดาคริสตัลเหล่านี้[33]สามารถแก้ไขได้เมื่อยึดแน่นระหว่างหน้าสัมผัสแบบแบน ดังนั้น จึงใช้เครื่องตรวจจับคาร์โบรันดัมในสถานีไร้สายบนเรือซึ่งคลื่นทำให้พื้นโยก และในสถานีทหารซึ่งคาดว่าจะมีการยิงปืน[4] [19]

ในปี 1907–1909 จอร์จ วอชิงตัน เพียร์ซแห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องตรวจจับคริสตัล[11] [42] โดยใช้เครื่องออสซิลโลสโคปที่ทำด้วยหลอดรังสีแคโทด ใหม่ของ Braun เขาสร้างภาพแรกของรูปคลื่นในเครื่องตรวจจับที่ใช้งานได้ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าสามารถแก้ไขคลื่นวิทยุได้ ในยุคนี้ ก่อนฟิสิกส์สถานะของแข็ง สมัยใหม่ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าเครื่องตรวจจับคริสตัลทำงานโดยผลเทอร์โมอิเล็กทริก บางอย่าง [32]แม้ว่าเพียร์ซจะไม่ได้ค้นพบกลไกในการทำงาน แต่เขาก็พิสูจน์ได้ว่าทฤษฎีที่มีอยู่นั้นผิด รูปคลื่นของออสซิลโลสโคปของเขาแสดงให้เห็นว่าไม่มี ความล่าช้า ของเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในเครื่องตรวจจับ ซึ่งตัดกลไกความร้อนออกไป เพียร์ซเป็นผู้ริเริ่มชื่อ เครื่องแปลงกระแส ไฟฟ้า แบบคริสตัล

ระหว่างปี 1905 ถึง 1915 มีการพัฒนาเครื่องส่งสัญญาณวิทยุประเภทใหม่ที่ผลิตคลื่นไซน์ต่อเนื่องได้แก่ เครื่องแปลงอาร์ก (Poulsen arc) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Alexandersonเครื่องเหล่านี้มาแทนที่ เครื่องส่งสัญญาณประกาย คลื่นแบบหน่วงแบบ เก่าอย่างช้าๆ นอกจากจะมีระยะการส่งสัญญาณที่ยาวขึ้นแล้ว เครื่องส่งสัญญาณเหล่านี้ยังสามารถมอดูเลตด้วยสัญญาณเสียงเพื่อส่งเสียงโดยการมอดูเลตแอมพลิจูด (AM) ได้ พบว่า ซึ่งแตกต่างจากโคฮีเรอร์ การกระทำแก้ไขของเครื่องตรวจจับคริสตัลช่วยให้สามารถถอดรหัสสัญญาณวิทยุ AM ได้ ทำให้เกิดเสียง[16] แม้ว่าเครื่องตรวจจับอื่นๆ ที่ใช้ในเวลานั้น เช่นเครื่องตรวจจับอิเล็กโทรไลต์วาล์วเฟลมมิงและไตรโอดสามารถแก้ไขสัญญาณ AM ได้เช่นกัน แต่คริสตัลเป็นเครื่องตรวจจับ AM ที่ง่ายที่สุดและถูกที่สุด[16] เมื่อสถานีวิทยุจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เริ่มทดลองส่งสัญญาณเสียงหลังสงครามโลกครั้งที่ 1 ชุมชนผู้ฟังวิทยุที่เติบโตขึ้นจึงได้สร้างหรือซื้อวิทยุคริสตัลเพื่อฟังวิทยุเหล่านี้[16] [54] การใช้งานยังคงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งในช่วงปี 1920 เมื่อวิทยุหลอดสุญญากาศเข้ามาแทนที่[16] [54]

คริสโตไดน์: ไดโอดความต้านทานเชิงลบ

ออสซิลเลเตอร์ไดโอดความต้านทานเชิงลบที่สร้างขึ้นโดยHugo Gernsbackในปี 1924 ตามคำแนะนำของ Losev ไดโอดจุดสัมผัสสังกะสีซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่มีฉลากกำกับไว้ (9)

ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์บางตัวมีคุณสมบัติที่เรียกว่าความต้านทานเชิงลบซึ่งหมายความว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะลดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามส่วนหนึ่งของเส้นโค้ง I–Vซึ่งทำให้ไดโอด ซึ่งโดยปกติเป็น อุปกรณ์ แบบพาสซีฟสามารถทำงานเป็นเครื่องขยายสัญญาณหรือออสซิลเลเตอร์ได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมต่อกับวงจรเรโซแนนซ์และปรับแรงดันไฟ DC ความต้านทานเชิงลบของไดโอดจะหักล้างความต้านทานเชิงบวกของวงจร ทำให้เกิดวงจรที่มีค่าความต้านทาน AC เป็นศูนย์ ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่แกว่งไปมาเองจะเกิดขึ้น คุณสมบัตินี้พบเห็นครั้งแรกในเครื่องตรวจจับคริสตัลเมื่อประมาณปี 1909 โดยวิลเลียม เฮนรี เอกเคิลส์[55] [56] และพิกการ์ด[12] [57] พวกเขาสังเกตเห็นว่าเมื่อเครื่องตรวจจับของพวกเขาปรับแรงดันไฟ DC เพื่อปรับปรุงความไว บางครั้งพวกมันก็จะเกิดการแกว่งเอง[57]อย่างไรก็ตาม นักวิจัยเหล่านี้ได้เผยแพร่รายงานสั้นๆ และไม่ได้ติดตามผลที่เกิดขึ้น

บุคคลแรกที่ใช้ประโยชน์จากความต้านทานเชิงลบในทางปฏิบัติคือOleg Losev นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียที่เรียนรู้ด้วยตนเอง ซึ่งอุทิศอาชีพของเขาให้กับการศึกษาเครื่องตรวจจับคริสตัล ในปี 1922 เขาได้ค้นพบความต้านทานเชิงลบในจุดเชื่อมต่อจุดสัมผัสสังกะสีออกไซด์ ( สังกะสีออกไซด์ ) ที่มีอคติ [57] [58] [59] [60] [61] เขาตระหนักว่าการขยายคริสตัลอาจเป็นทางเลือกแทนหลอดสุญญากาศที่เปราะบาง ราคาแพง และสิ้นเปลืองพลังงาน เขาใช้จุดเชื่อมต่อคริสตัลความต้านทานเชิงลบที่มีอคติในการสร้างแอมพลิฟายเออร์โซลิดส เต ต ออส ซิลเลเตอร์ และ ตัวรับสัญญาณวิทยุที่ขยายและฟื้นฟู25 ปี ก่อนการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์[55] [59] [61] [62] ต่อมาเขายังสร้างเครื่องรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน อีก ด้วย[61]อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของเขาถูกมองข้ามเนื่องจากความสำเร็จของหลอดสุญญากาศ เทคโนโลยีของเขาถูกขนานนามว่า "Crystodyne" โดยผู้จัดพิมพ์ด้านวิทยาศาสตร์Hugo Gernsback [62]ซึ่งเป็นหนึ่งในไม่กี่คนในโลกตะวันตกที่ให้ความสนใจในเรื่องนี้ หลังจากผ่านไปสิบปี เขาก็ละทิ้งการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ และมันก็ถูกลืมเลือนไป[61]

ไดโอดความต้านทานเชิงลบถูกค้นพบอีกครั้งด้วยการประดิษฐ์ไดโอดอุโมงค์ในปี 1957 ซึ่งลีโอ เอซากิ ได้รับ รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1973 ปัจจุบัน ไดโอดความต้านทานเชิงลบ เช่นไดโอด Gunnและไดโอด IMPATTถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็น ออสซิลเลเตอร์ ไมโครเวฟในอุปกรณ์ต่างๆ เช่นปืนตรวจจับความเร็วเรดาร์และเครื่องเปิดประตูโรงรถ

การค้นพบไดโอดเปล่งแสง (LED)

ในปี 1907 วิศวกรชาวอังกฤษชื่อHenry Joseph Roundสังเกตเห็นว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าตรงผ่าน จุดสัมผัสของ ซิลิกอนคาร์ไบด์ (คาร์โบรันดัม) แสงสีเขียว สีน้ำเงิน หรือสีเหลืองจะเปล่งออกมาที่จุดสัมผัส[63] Round ได้สร้างไดโอดเปล่งแสง (LED) ขึ้นมา อย่างไรก็ตาม เขาเพิ่งตีพิมพ์บันทึกสั้นๆ สองย่อหน้าเกี่ยวกับเรื่องนี้และไม่ได้ค้นคว้าเพิ่มเติม[64]

ในขณะที่กำลังสืบสวนเครื่องตรวจจับคริสตัลในช่วงกลางทศวรรษปี ค.ศ. 1920 ที่เมือง Nizhny Novgorod โอเลก โลเซฟได้ค้นพบด้วยตนเองว่ารอยต่อระหว่างคาร์โบรันดัมและซิงค์ไซต์ที่มีอคติจะเปล่งแสงออกมา[63] โลเซฟเป็นคนแรกที่วิเคราะห์อุปกรณ์นี้ สืบสวนแหล่งกำเนิดแสง เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์ และจินตนาการถึงการใช้งานจริง[63] เขาตีพิมพ์ผลการทดลองของเขาในวารสารของรัสเซียในปี ค.ศ. 1927 [65] และเอกสาร 16 ฉบับที่เขาตีพิมพ์เกี่ยวกับ LED ระหว่างปี ค.ศ. 1924 ถึง 1930 ถือเป็นการศึกษาอุปกรณ์นี้อย่างครอบคลุม โลเซฟได้ทำการวิจัยอย่างละเอียดเกี่ยวกับกลไกของการปล่อยแสง[61] [63] [66] เขาวัดอัตราการระเหยของเบนซินจากพื้นผิวของผลึกและพบว่าไม่ได้เร่งขึ้นเมื่อปล่อยแสงออกมา โดยสรุปได้ว่าการเรืองแสงเป็นแสง "เย็น" ที่ไม่ได้เกิดจากผลกระทบจากความร้อน[61] [66] เขาตั้งทฤษฎีได้อย่างถูกต้องว่าคำอธิบายของการปล่อยแสงอยู่ในวิทยาศาสตร์ใหม่ของกลศาสตร์ควอนตัม[61]คาดเดาว่ามันเป็นผลย้อนกลับของปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกที่ค้นพบโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ในปี 1905 [63] [67] เขาเขียนจดหมายถึงไอน์สไตน์เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ไม่ได้รับคำตอบ[63] [67] Losev ออกแบบไฟเรืองแสงไฟฟ้าแบบคาร์โบรันดัมที่ใช้งานได้จริง แต่ไม่พบใครสนใจในการผลิตแหล่งกำเนิดแสงอ่อนเหล่านี้ในเชิงพาณิชย์

Losev เสียชีวิตในสงครามโลกครั้งที่สอง สาเหตุส่วนหนึ่งมาจากการที่บทความของเขาถูกตีพิมพ์เป็นภาษารัสเซียและเยอรมัน และอีกส่วนหนึ่งเป็นเพราะชื่อเสียงของเขาไม่ดี (เขาเกิดในชนชั้นสูงจนไม่สามารถเรียนต่อในระดับมหาวิทยาลัยหรือก้าวหน้าในอาชีพการงานใน สังคม โซเวียตได้ ดังนั้นเขาจึงไม่เคยดำรงตำแหน่งอย่างเป็นทางการที่สูงกว่าช่างเทคนิค) ผลงานของเขาจึงไม่เป็นที่รู้จักมากนักในโลกตะวันตก[63]

ใช้ในยุคการออกอากาศ

ครอบครัวกำลังฟังวิทยุที่ออกอากาศทางวิทยุคริสตัลเป็นครั้งแรกในปีพ.ศ. 2465 เนื่องจากวิทยุคริสตัลไม่สามารถขับลำโพงได้ จึงต้องใช้หูฟังร่วมกัน

ในช่วงปี ค.ศ. 1920 หลอดสุญญากาศไตร โอดขยายเสียง ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1907 โดยLee De Forestได้เข้ามาแทนที่เทคโนโลยีก่อนหน้านี้ในเครื่องส่งและเครื่องรับวิทยุ[68] การออกอากาศวิทยุ AM เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในราวปี ค.ศ. 1920 และการฟังวิทยุก็ระเบิดขึ้นจนกลายเป็นกิจกรรมยามว่างที่ได้รับความนิยมอย่างมาก ผู้ฟังในช่วงแรกของสถานีวิทยุกระจายเสียงใหม่น่าจะเป็นเจ้าของวิทยุคริสตัลเป็นส่วนใหญ่[16] แต่เนื่องจากขาดการขยายเสียง วิทยุคริสตัลจึงต้องฟังด้วยหูฟัง และสามารถรับได้เฉพาะสถานีในพื้นที่ใกล้เคียงเท่านั้น วิทยุหลอดสุญญากาศขยายเสียงซึ่งเริ่มผลิตเป็นจำนวนมากในปี ค.ศ. 1921 มีระยะการรับสัญญาณที่กว้างกว่า ไม่จำเป็นต้องปรับแต่งอย่างยุ่งยากเหมือนหนวดแมว และให้กำลังเอาต์พุตเสียงที่เพียงพอที่จะขับลำโพงทำให้ทั้งครอบครัวสามารถฟังได้อย่างสบาย ๆ ด้วยกัน หรือเต้นรำไปกับเพลงยุคแจ๊ส[16]

ดังนั้นในช่วงปี ค.ศ. 1920 เครื่องรับหลอดสุญญากาศจึงเข้ามาแทนที่วิทยุแบบคริสตัลในบ้านทุกหลัง ยกเว้นบ้านที่ยากจน[7] [16] [69] สถานีโทรเลขไร้สายในเชิงพาณิชย์และการทหารได้เปลี่ยนมาใช้เครื่องรับหลอดสุญญากาศที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้นแล้ว หลอดสุญญากาศทำให้การพัฒนาเครื่องตรวจจับแบบคริสตัลต้องยุติลง การทำงานที่ไม่แน่นอนและไม่น่าเชื่อถือของเครื่องตรวจจับแบบคริสตัลเป็นอุปสรรคต่อการยอมรับให้เป็นส่วนประกอบมาตรฐานในอุปกรณ์วิทยุเชิงพาณิชย์มาโดยตลอด[1]และเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เครื่องนี้ถูกแทนที่อย่างรวดเร็ว Frederick Seitz นักวิจัยเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกๆ เขียนว่า: [13]

ความแปรปรวนดังกล่าว ซึ่งแทบจะเข้าข่ายสิ่งที่ลึกลับ ได้ก่อความเดือดร้อนในยุคแรกของประวัติศาสตร์ของเครื่องตรวจจับคริสตัล และทำให้ผู้เชี่ยวชาญด้านหลอดสุญญากาศหลายคนในรุ่นหลังมองว่าศิลปะของการปรับคลื่นคริสตัลนั้นใกล้จะเสื่อมเสียชื่อเสียง

วิทยุคริสตัลกลายเป็นเครื่องรับทางเลือกราคาถูกที่ใช้ในกรณีฉุกเฉินและโดยผู้ที่ไม่สามารถซื้อวิทยุหลอดได้: [7]วัยรุ่น คนจน และผู้คนในประเทศกำลังพัฒนา[54] การสร้างชุดคริสตัลยังคงเป็นโครงการด้านการศึกษาที่ได้รับความนิยมในการแนะนำผู้คนให้รู้จักวิทยุ ซึ่งใช้โดยองค์กรต่างๆ เช่นกองลูกเสือ[16]เครื่อง ตรวจจับกาเลนา ซึ่งเป็นประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในหมู่นักเล่นสมัครเล่น[4]กลายเป็นเครื่องตรวจจับชนิดเดียวที่ใช้ในวิทยุคริสตัลนับจากนั้นเป็นต้นมา[21] [22] รอยต่อคาร์โบรันดัมถูกใช้เป็นเครื่องตรวจจับในวิทยุหลอดสุญญากาศยุคแรกๆ เนื่องจากมีความไวมากกว่าเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของกริดไตรโอดวิทยุคริสตัลถูกใช้เป็นวิทยุสำรองฉุกเฉินบนเรือ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองในยุโรปที่ถูกนาซียึดครอง วิทยุถูกใช้เป็นวิทยุลับที่ประดิษฐ์ได้ง่ายและซ่อนได้ง่ายโดยกลุ่มต่อต้าน[54] หลังจากสงครามโลกครั้งที่สอง การพัฒนาไดโอดเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ทำให้เครื่องตรวจจับกาเลนาแมวกลายเป็นของล้าสมัยในที่สุด[54]

การพัฒนาของทฤษฎีการแก้ไขกระแสไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำ

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เช่น เครื่องตรวจจับคริสตัล ทำงานโดยใช้ หลักการ กลศาสตร์ควอนตัมการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยฟิสิกส์คลาสสิกการถือกำเนิดของกลศาสตร์ควอนตัมในช่วงปี ค.ศ. 1920 ถือเป็นรากฐานที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์ในช่วงปี ค.ศ. 1930 ซึ่งในช่วงนั้น นักฟิสิกส์ได้เข้าใจถึงการทำงานของเครื่องตรวจจับคริสตัล[70] คำว่าhalbleiter ในภาษาเยอรมัน ซึ่งแปลเป็นภาษาอังกฤษว่า " เซมิคอนดักเตอร์ " ถูกใช้ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1911 เพื่ออธิบายสารที่มีสภาพนำไฟฟ้าตกอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวนเช่น ผลึกในเครื่องตรวจจับคริสตัล[71] เฟลิกซ์ บล็อคและรูดอล์ฟ เพียร์ลส์ราวปี ค.ศ. 1930 ได้นำกลศาสตร์ควอนตัมมาใช้เพื่อสร้างทฤษฎีว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านผลึกได้อย่างไร[71] ในปี ค.ศ. 1931 อลัน วิลสันได้สร้างทฤษฎีแถบ ควอนตัม ซึ่งอธิบายสภาพนำไฟฟ้าของของแข็ง[70] [71] แวร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์กได้คิดค้นแนวคิดเกี่ยวกับหลุมซึ่งเป็นช่องว่างในโครงตาข่ายผลึกที่ควรจะมีอิเล็กตรอนอยู่ ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ โครงตาข่ายได้เหมือนอนุภาคบวก ทั้งอิเล็กตรอนและหลุมต่างก็เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำ

ความก้าวหน้าเกิดขึ้นเมื่อได้ตระหนักว่าการกระทำแก้ไขของสารกึ่งตัวนำผลึกไม่ได้เกิดจากผลึกเพียงอย่างเดียว แต่เกิดจากการมีอะตอมของสิ่งเจือปนในโครงตาข่ายผลึก[72] ในปี 1930 Bernhard Gudden และ Wilson ได้พิสูจน์ให้เห็นว่าการนำไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำเกิดจากสิ่งเจือปนเล็กน้อยในผลึก สารกึ่งตัวนำ "บริสุทธิ์" ไม่ได้ทำหน้าที่เป็นสารกึ่งตัวนำ แต่เป็นฉนวน (ที่อุณหภูมิต่ำ) [70] กิจกรรมที่เปลี่ยนแปลงอย่างน่าหงุดหงิดของชิ้นส่วนผลึกต่างๆ เมื่อใช้ในเครื่องตรวจจับ และการมีอยู่ของ "ไซต์ที่ทำงานอยู่" บนพื้นผิว เกิดจากการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติในความเข้มข้นของสิ่งเจือปนเหล่านี้ทั่วทั้งผลึกWalter Brattain ผู้ได้รับรางวัล โนเบล ผู้ร่วมประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ กล่าวว่า: [72]

เมื่อถึงเวลานั้น คุณอาจจะได้ชิ้นซิลิโคนมาสักชิ้น... วางหนวดแมวลงบนจุดหนึ่ง แล้วมันจะเคลื่อนไหวได้ดีมาก และปรับทิศทางได้ดีมากในทิศทางหนึ่ง หากคุณขยับมันไปรอบๆ เล็กน้อย อาจจะแค่เศษเสี้ยวหรือหนึ่งในพันของนิ้ว คุณอาจจะพบจุดเคลื่อนไหวอีกจุดหนึ่ง แต่ตรงนี้ มันจะปรับทิศทางได้ในอีกทิศทางหนึ่ง

สารเคมี "ความบริสุทธิ์ทางโลหะวิทยา" ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการผลิตผลึกเครื่องตรวจจับแบบสังเคราะห์สำหรับการทดลองมีสิ่งเจือปนประมาณ 1% ซึ่งเป็นสาเหตุของผลลัพธ์ที่ไม่สอดคล้องกันดังกล่าว[72] ในช่วงทศวรรษปี 1930 มีการพัฒนาวิธีการกลั่นที่ดีขึ้นเรื่อยๆ[7]ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างผลึกเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งพวกเขาเติมธาตุร่องรอยในปริมาณที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ (เรียกว่าการเจือปน ) [72] ซึ่งเป็นครั้งแรกที่สร้างรอยต่อของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีลักษณะที่เชื่อถือได้และทำซ้ำได้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบทฤษฎีของพวกเขาได้ และต่อมาทำให้การผลิตไดโอด สมัยใหม่ เป็นไปได้

ทฤษฎีการแก้ไขในรอยต่อโลหะ-สารกึ่งตัวนำ ซึ่งเป็นแบบที่ใช้ในเครื่องตรวจจับหนวดแมว ได้รับการพัฒนาโดยอิสระในปี 1938 โดยWalter Schottky [73] จากห้องปฏิบัติการวิจัยSiemens & Halske ในเยอรมนี และ Nevill Mott [74] จากมหาวิทยาลัย Bristolประเทศอังกฤษ[70] [71] [72] Mott ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 1977 ในปี 1949 ที่Bell Labs William Shockleyได้อนุมานสมการไดโอด Shockleyซึ่งให้เส้นโค้งกระแส-แรงดันแบบไม่เชิงเส้นแบบเลขชี้กำลังของเครื่องตรวจจับคริสตัล ซึ่งสังเกตโดยนักวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ Braun และ Bose ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับที่รับผิดชอบการแก้ไข[70]

ไดโอดซิลิกอน 1N23 ขนาดกริด 1/4 นิ้ว

ไดโอดสมัยใหม่ตัวแรก

ไดโอดจุดสัมผัสที่ทันสมัย

การพัฒนา เทคโนโลยี ไมโครเวฟในช่วงทศวรรษที่ 1930 จนถึงสงครามโลกครั้งที่ 2สำหรับใช้ในเรดาร์ ทางทหาร นำไปสู่การฟื้นคืนชีพของเครื่องตรวจจับคริสตัลแบบจุดสัมผัส[7] [48] [72] ตัวรับเรดาร์ไมโครเวฟต้องใช้ เครื่องมือ ที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นมิกเซอร์เพื่อผสมสัญญาณไมโครเวฟที่เข้ามาด้วย สัญญาณ ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่เพื่อเลื่อนสัญญาณไมโครเวฟลงมาที่ความถี่กลาง ที่ต่ำกว่า (IF) ซึ่งสามารถขยายได้[72] หลอดสุญญากาศที่ใช้เป็นมิกเซอร์ที่ความถี่ต่ำกว่าในเครื่องรับซูเปอร์เฮเทอโรไดนไม่สามารถทำงานที่ความถี่ไมโครเวฟได้เนื่องจากมีความจุมากเกินไป ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1930 จอร์จ เซาท์เวิร์ ธ แห่งBell Labsซึ่งทำงานเกี่ยวกับปัญหานี้ ได้ซื้อเครื่องตรวจจับหนวดแมวเก่าและพบว่าใช้งานได้ที่ความถี่ไมโครเวฟ[7] [72] ฮันส์ ฮอลล์มันน์ในเยอรมนีได้ค้นพบสิ่งเดียวกันนี้[7]ห้องปฏิบัติการรังสี MITได้เปิดตัวโครงการพัฒนาไดโอดเครื่องตรวจจับไมโครเวฟ โดยเน้นที่ซิลิกอน ซึ่งมีคุณสมบัติในการตรวจจับที่ดีที่สุด[7]ประมาณปี 1942 มีการผลิตเครื่องตรวจจับผลึกซิลิคอนแบบสัมผัสจุดสำหรับเครื่องรับเรดาร์ เช่น 1N21 และ 1N23 เป็นจำนวนมาก ซึ่งประกอบด้วยผลึกซิลิคอนที่เจือปนด้วยโบรอน หนึ่งแผ่น โดยมีปลายลวด ทังสเตนกดไว้แน่น การสัมผัสแบบหนวดแมวไม่จำเป็นต้องปรับ และสิ่งเหล่านี้เป็นหน่วยปิดผนึก โปรแกรมพัฒนาคู่ขนานที่สองที่มหาวิทยาลัยเพอร์ดูได้ผลิตไดโอดเจอร์เมเนียม[7] ไดโอดแบบสัมผัสจุด ดังกล่าวยังคงอยู่ในระหว่างการผลิต และอาจถือได้ว่าเป็นไดโอดสมัยใหม่ตัวแรก

หลังสงครามไดโอดเจอร์เมเนียมเข้ามาแทนที่เครื่องตรวจจับหนวดแมวกาเลนาในวิทยุคริสตัลเพียงไม่กี่เครื่องที่ผลิตขึ้น ไดโอดเจอร์เมเนียมมีความไวต่อการตรวจจับมากกว่าไดโอดซิลิกอน เนื่องจากเจอร์เมเนียมมีแรงดันไฟฟ้าตกไปข้างหน้าต่ำกว่าซิลิกอน (0.4 เทียบกับ 0.7 โวลต์) ปัจจุบัน เครื่องตรวจจับหนวดแมวกาเลนายังคงมีการผลิตอยู่บ้าง แต่สำหรับวิทยุคริสตัลจำลองโบราณหรืออุปกรณ์เพื่อการศึกษาวิทยาศาสตร์เท่านั้น

ไดโอด 1N34 (ต่อมาคือ 1N34A) ซึ่งเปิดตัวโดยบริษัท Sylvania ในปี 1946 กลายเป็นไดโอดตรวจจับคริสตัลที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลายที่สุดตัวหนึ่ง นอกจากนี้ IN34 ที่มีราคาไม่แพงแต่มีประสิทธิภาพยังสามารถใช้เป็นไดโอดเอนกประสงค์ได้อีกด้วย[75]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ abcdefg Braun, Agnès; Braun, Ernest; MacDonald, Stuart (1982). Revolution in Miniature: The History and Impact of Semiconductor Electronics. Cambridge University Press. หน้า 11–12. ISBN 978-0521289030-
  2. ^ abcdefghijklm Sievers, Maurice L. (1995). Crystal Clear: Vintage American Crystal Sets, Crystal Detectors, and Crystals, Vol. 1. Sonoran Publishing. หน้า 3–5 ISBN 978-1886606012-
  3. ^ ฮิคแมน, เอียน (1999). อิเล็กทรอนิกส์แบบอนาล็อก. นิวเนส. หน้า 46. ISBN 978-0750644167-
  4. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwxyz aa ab ลี, โทมัส เอช. (2004). วิศวกรรมไมโครเวฟแบบระนาบ: แนวทางปฏิบัติสำหรับทฤษฎี การวัด และวงจร เล่ม 1. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ หน้า 4–9, 297–300 ISBN 978-0521835268-
  5. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 1,104,073 ของ Greenleaf Whittier Pickard, เครื่องตรวจจับโทรเลขไร้สายและโทรศัพท์ยื่นฟ้อง: 21 มิถุนายน 1911 ได้รับอนุมัติ: 21 กรกฎาคม 1914
  6. ^ abc ออร์ตัน, จอห์น ดับเบิลยู. (2004). เรื่องราวของเซมิคอนดักเตอร์. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด หน้า 20–23 ISBN 978-0198530831-
  7. ^ abcdefghijklmn Seitz, Frederick; Einspruch, Norman (4 พฤษภาคม 1998). The Tangled History of Silicon in Electronics. Silicon Materials Science and Technology: Proceedings of the Eighth International Symposium on Silicon Materials Science and Technology, Vol. 1. San Diego: The Electrochemical Society. หน้า 73–74. ISBN 9781566771931. ดึงข้อมูลเมื่อ27 มิถุนายน 2561 .
  8. ^ แม้ว่าที่ความถี่ไมโครเวฟที่เขาใช้เครื่องตรวจจับเหล่านี้ไม่ได้ทำหน้าที่เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์แบบเรียงกระแสเหมือนเครื่องตรวจจับคริสตัลรุ่นหลัง แต่ทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับความร้อนที่เรียกว่าโบโลมิเตอร์ลี, โทมัส เอช. (2004). วิศวกรรมไมโครเวฟแบบระนาบ: แนวทางปฏิบัติสำหรับทฤษฎี การวัด และวงจร เล่ม 1. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ หน้า 4–5 ISBN 978-0521835268-
  9. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 755,840 Jagadis Chunder Bose เครื่องตรวจจับการรบกวนไฟฟ้ายื่นเมื่อวันที่ 30 กันยายน พ.ศ. 2444 ได้รับเมื่อวันที่ 29 มีนาคม พ.ศ. 2447
  10. ^ abc สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 836,531 Greenleaf Whittier Pickard, วิธีการรับข่าวกรองที่สื่อสารโดยคลื่นไฟฟ้ายื่นเมื่อ: 30 สิงหาคม 1906 ได้รับอนุมัติเมื่อ: 20 พฤศจิกายน 1906
  11. ^ abcdefghijk ดักลาส, อลัน (เมษายน 1981). "เครื่องตรวจจับคริสตัล" IEEE Spectrum . 18 (4): 64–69. doi :10.1109/MSPEC.1981.6369482. hdl : 10366/158938 . ISSN  0018-9235. S2CID  44288637เก็บถาวร: ส่วนที่ 1, ส่วนที่ 2, ส่วนที่ 3, ส่วนที่ 4
  12. ^ abcdefg Pickard, Greenleaf Whittier (สิงหาคม 1919). "How I Invented the Crystal Detector" (PDF) . Electrical Experimenter . 7 (4): 325–330, 360 . สืบค้นเมื่อ13 มิถุนายน 2016 .
  13. ^ abc Riordan, Michael ; Lillian Hoddeson (1988). Crystal fire: the invention of the transistor and the birth of the information age. สหรัฐอเมริกา: WW Norton & Company . หน้า 19–21, 92. ISBN 978-0-393-31851-7-
  14. ^ abc Basalla, George (1988). The Evolution of Technology. สหราชอาณาจักร: Cambridge University Press. หน้า 44–45. ISBN 978-0-521-29681-6-
  15. ^ วินสตัน, ไบรอัน (2016). ความเข้าใจผิดของสื่อ. รูทเลดจ์. หน้า 256–259. ISBN 978-1315512198-
  16. ^ abcdefghijk Sterling, Christopher H.; O'Del, Cary (2010). The Concise Encyclopedia of American Radio. Routledge. หน้า 199–201. ISBN 978-1135176846-
  17. ^ abc "...เครื่องตรวจจับคริสตัลถูกใช้ [ในเครื่องรับ] มากกว่าเครื่องตรวจจับชนิดอื่นใดตั้งแต่ประมาณปี 1907" มาร์ริออตต์, โรเบิร์ต เอช. (17 กันยายน 1915). "United States Radio Development". Proceedings of the Institute of Radio Engineers . 5 (3): 184. doi :10.1109/jrproc.1917.217311. S2CID  51644366 . สืบค้นเมื่อ2010-01-19 .
  18. ^ สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติสหรัฐอเมริกา (มีนาคม 1918) หนังสือเวียนฉบับที่ 74: อุปกรณ์และการวัดทางวิทยุ วอชิงตัน ดี.ซี.: สำนักงานพิมพ์ของรัฐบาลสหรัฐอเมริกา หน้า 105
  19. ^ abcdefghijklmnopqrstu v Ould, Richard Sheldon (1922). หลักการพื้นฐานด้านการสื่อสารทางวิทยุ ฉบับที่ 2 (เอกสารประกอบการสื่อสารทางวิทยุฉบับที่ 40) เขียนโดยสำนักงานมาตรฐานกองทัพบกสหรัฐฯ หน้า 433–439
  20. ^ โดย Bucher, Elmer Eustice (1920). The Wireless Experimenters Manual. นิวยอร์ก: Wireless Press. หน้า 167
  21. ^ abcdefgh Hirsch, William Crawford (มิถุนายน 1922). "Radio Apparatus - What is it made of?". The Electrical Record . 31 (6): 393–394 . สืบค้นเมื่อ 10 กรกฎาคม 2018 .
  22. ^ abc Cockaday, Laurence M. (1922). วิทยุโทรศัพท์สำหรับทุกคน. นิวยอร์ก: Frederick A. Stokes Co. หน้า 94
  23. ^ abcdefghi Stanley, Rupert (1919). Textbook of Wireless Telegraphy Volume 1: General theory and practice. ลอนดอน: Longmans, Green and Co. หน้า 311–318
  24. ^ " เครื่องตรวจจับหนวดแมวเป็นไดโอดจุดสัมผัสแบบดั้งเดิม รอยต่อจุดสัมผัสเป็นการนำไดโอดชอตต์กี้ไปใช้อย่างง่ายที่สุด ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีพาหะส่วนใหญ่ซึ่งประกอบขึ้นจากรอยต่อโลหะ-สารกึ่งตัวนำ" Shaw , Riley (เมษายน 2015). "เครื่องตรวจจับหนวดแมว" บล็อกส่วนตัวของ Riley Shaw สืบค้นเมื่อ1 พฤษภาคม 2018
  25. ^ abc Lescarboura, Austin C. (1922). Radio for Everybody. นิวยอร์ก: Scientific American Publishing Co. หน้า 144–146
  26. ^ บูเชอร์, เอลเมอร์ ยูสติส (1920). คู่มือการทดลองไร้สาย สำนักพิมพ์ Wireless Press หน้า 164
  27. ^ abcd Morgan, Alfred Powell (1914). การก่อสร้างโทรเลขไร้สายสำหรับมือสมัครเล่น ฉบับที่ 3 นิวยอร์ก: D. Van Nostrand Co. หน้า 198–199
  28. ^ ab Edelman, Phillip E. (1920). สถานีไร้สายทดลอง. นิวยอร์ก: Norman W. Henly Publishing Co. หน้า 258–259
  29. ^ โคล, อาร์เธอร์ บี. (1913). การดำเนินงานของอุปกรณ์โทรเลขไร้สาย นิวยอร์ก: โคลและมอร์แกน หน้า 15
  30. ^ Sievers, Maurice L. (2008). Crystal Clear: Vintage American Crystal Sets, Crystal Detectors, and Crystals. Sonoran Publishing. หน้า 6 ISBN 978-1-886606-01-2-
  31. ^ ab สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 837,616 Henry HC Dunwoody, Wireless Telegraph Systemยื่นฟ้อง: 23 มีนาคม 1906 ได้รับอนุมัติ: 4 ธันวาคม 1906
  32. ^ abcde Collins, Archie Frederick (16 มีนาคม 1907). "Carborundum and silicon detectors for wireless telegraphy". Scientific American . 96 (11). Munn and Co.: 234. doi :10.1038/scientificamerican03161907-234 . สืบค้นเมื่อ31 กรกฎาคม 2020 .
  33. ^ abcdefg Bucher, Elmer Eustice (1921). Practical Wireless Telegraphy: A Complete Text Book for Students of Radio Communication. นิวยอร์ก: Wireless Press, Inc. หน้า 135, 139–140
  34. ^ Pierce, George Washington (1910). Principles of Wireless Telegraphy. นิวยอร์ก: McGraw-Hill Book Co. หน้า 160–162
  35. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 912,726 Greenleaf Whittier Pickard, เครื่องรับการสั่น ยื่นเมื่อวันที่ 15 กันยายน พ.ศ. 2451 ได้รับเมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2452
  36. ^ AP Morgan, Wireless Telegraph Construction for Amateurs, ฉบับที่ 3 นิวยอร์ก: D. Van Nostrand Co., 1914, หน้า 135, รูปที่ 108
  37. ^ Lee, Thomas H. "A Nonlinear History of Radio". The design of CMOS radio frequency integration circuits (PDF) . p. 5. OCLC  247748263. Archived (PDF) from the original on 6 October 2022 . Retrieved 8 August 2023 . ไม่ว่าในกรณีใด เราก็สามารถเห็นได้ว่าสัญลักษณ์สมัยใหม่ของไดโอดวิวัฒนาการมาจากการพรรณนาการจัดเรียงทางกายภาพนี้ โดยมีลูกศรแทนจุดสัมผัสของหนวดแมว ดังที่เห็นในภาพ
  38. ^ abcd ฟิลลิปส์, วิเวียน เจ. (1980). Early Radio Wave Detectors. ลอนดอน: สถาบันวิศวกรไฟฟ้า. หน้า 18–21. ISBN 978-0906048245-
  39. ^ Aitken, Hugh GJ (2014). คลื่นต่อเนื่อง: เทคโนโลยีและวิทยุอเมริกัน 1900-1932. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน หน้า 4–7, 32–33 ISBN 978-1400854608-
  40. ^ ab Phillips, Vivian J. (1980). Early Radio Wave Detectors. ลอนดอน: สถาบันวิศวกรไฟฟ้า. หน้า 205–209, 212. ISBN 978-0906048245-
  41. ↑ Braun, F. (1874), "Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle" [On current conduction via metal sulfides], Annalen der Physik und Chemie (ในภาษาเยอรมัน), 153 (4): 556–563, Bibcode :1875AnP... 229..556B ดอย :10.1002/andp.18752291207
  42. ^ abc Pierce, George W. (กรกฎาคม 1907). "Crystal rectifiers for electric currents and electric oscillations, Part 1: Carborundum". Physical Review . 25 (1): 31–60. Bibcode :1907PhRvI..25...31P. doi :10.1103/physrevseriesi.25.31 . สืบค้นเมื่อ25 กรกฎาคม 2018 .
  43. ^ Emerson, DT (ธันวาคม 1997). "งานของ Jagadish Chandra Bose: การวิจัยคลื่นมิลลิเมตร 100 ปี". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques . 45 (12): 2267–2273. Bibcode :1997ITMTT..45.2267E. doi :10.1109/22.643830 . สืบค้นเมื่อ 29 กรกฎาคม 2018 .พิมพ์ซ้ำบน IndianDefense เก็บถาวร 2018-08-09 ที่Wayback Machine
  44. ^ abc Sarkar, Tapan K.; Sengupta, Dipak L. "การชื่นชมผลงานบุกเบิกของ JC Bose ในด้านมิลลิเมตรและไมโครเวฟ" ในSarkar, TK ; Mailloux, Robert; Oliner, Arthur A. (2006). History of Wireless. John Wiley and Sons. หน้า 295–296, 301–305. ISBN 978-0471783015-
  45. ^ Sarkar และคณะ (2006) ประวัติศาสตร์ของระบบไร้สาย หน้า 477–483
  46. ^ Bose, Jagadish Chandra (มกราคม 1899). "On electric touch and the molecular changes produced in matter by electric waves". Proceedings of the Royal Society of London . 66 (424–433): 452–474. Bibcode :1899RSPS...66..452C. doi :10.1098/rspl.1899.0124. S2CID  121203904.
  47. ^ "Greenleaf Whittier Pickard". สารานุกรมบริแทนนิกาออนไลน์ Encyclopaedia Britannica Inc. 2018 . สืบค้นเมื่อ31 กรกฎาคม 2018 .
  48. ^ abc Roer, TG (2012). อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไมโครเวฟ. Springer Science and Business Media. หน้า 5–7. ISBN 978-1461525004-
  49. ^ ข้อมูลชีวประวัติบางส่วนของนายพลเฮนรี่ เอชซี ดันวูดี้ สามารถดูได้ที่สุสานแห่งชาติอาร์ลิงตัน
  50. ↑ สิทธิบัตรเยอรมัน 178871 Karl Ferdinand Braun, Wellenempfindliche Kontaktstelยื่นเมื่อ: 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2449 ได้รับเมื่อ: 22 ตุลาคม พ.ศ. 2449
  51. ^ คู่มือวิทยุของกองทัพเรือสหรัฐ ฉบับปี 1911 ระบุว่า: " ปัจจุบันมีเครื่องตรวจจับอยู่เพียง 2 ประเภท ได้แก่ เครื่องตรวจจับแบบคริสตัลหรือแบบเรียงกระแส และเครื่องตรวจจับแบบอิเล็กโทรไลต์ เครื่องตรวจจับโคฮีเรอร์และไมโครโฟน [ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับโคฮีเรอร์อีกประเภทหนึ่ง] แทบจะล้าสมัยไปแล้ว และเครื่องตรวจจับแม่เหล็กและออดิโอนหรือวาล์ว [ไตรโอด] ก็มีการติดตั้งอยู่ น้อยมาก " Robison, Samuel Shelburne (1911). Manual of Wireless Telegraphy for the Use of Naval Electricians, 2nd Ed. Washington DC: United States Naval Institute. หน้า 128
  52. ^ คู่มือวิทยุของกองทัพเรือสหรัฐ ฉบับปี 1913 ระบุว่า " ปัจจุบันมีเครื่องตรวจจับเพียงประเภทเดียวเท่านั้นที่ใช้อยู่ นั่นคือ คริสตัล โคฮีเรอร์และไมโครโฟนแทบจะล้าสมัยไปแล้ว และมีการติดตั้งเครื่องตรวจ จับแม่เหล็ก ออดิโอน หรือวาล์ว [ไตรโอด] เพียงไม่กี่ตัว " ฟิลลิปส์, วิเวียน เจ. (1980). Early Radio Wave Detectors. ลอนดอน: สถาบันวิศวกรไฟฟ้า. หน้า 212. ISBN 978-0906048245-
  53. ^ มาร์โคนีใช้เครื่องตรวจจับคาร์โบรันดัมตั้งแต่ราวปี 1907 ในการเชื่อมโยงไร้สายเชิงพาณิชย์ครั้งแรกระหว่างนิวฟันด์แลนด์ แคนาดา และคลิฟตัน ไอร์แลนด์โบแชมป์ เคน (2001) ประวัติศาสตร์ของโทรเลข สถาบันวิศวกรไฟฟ้า หน้า 191 ISBN 978-0852967928-
  54. ^ abcde Craddock, Christine D. (24 มีนาคม 1987). "Crystal Radio: An historical survey" (PDF) . Honors Thesis. Ball State University, Muncie, Indiana . สืบค้นเมื่อ2 สิงหาคม 2018 .
  55. ^ ab Grebennikov, Andrei (2011). RF and Microwave Transmitter Design. John Wiley & Sons. หน้า 4 ISBN 978-0470520994. เก็บถาวรจากแหล่งเดิมเมื่อวันที่ 17 กันยายน 2016
  56. ^ Pickard, Greenleaf W. (มกราคม 1925). "The Discovery of the Oscillating Crystal" (PDF) . Radio News . 6 (7): 1166 . สืบค้นเมื่อ15 กรกฎาคม 2014 .
  57. ^ abc White, Thomas H. (2003). "ส่วนที่ 14 – การพัฒนาหลอดสุญญากาศและออดิโอที่ขยายตัว (1917–1924)". ประวัติศาสตร์วิทยุยุคแรกของสหรัฐอเมริกา . earlyradiohistory.us . สืบค้นเมื่อ23 กันยายน 2012 .
  58. ^ Losev, OV (มกราคม 1925). "Oscillating Crystals" (PDF) . Radio News . 6 (7): 1167, 1287 . สืบค้นเมื่อ15 กรกฎาคม 2014 .
  59. ^ โดย Gabel, Victor (1 ตุลาคม 1924). "The Crystal as a Generator and Amplifier" (PDF) . The Wireless World and Radio Review . 15 : 2–5. เก็บถาวร(PDF)จากแหล่งเดิมเมื่อ 23 ตุลาคม 2014 . สืบค้นเมื่อ20 มีนาคม 2014 .
  60. ^ Ben-Menahem, Ari (2009). สารานุกรมประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ธรรมชาติและคณิตศาสตร์ เล่ม 1. Springer. หน้า 3588. ISBN 978-3540688310. เก็บถาวรจากแหล่งดั้งเดิมเมื่อ 2017-11-23.
  61. ^ abcdefg ลี, โทมัส เอช. (2004) การออกแบบวงจรรวมความถี่วิทยุ CMOS, ฉบับที่ 2, หน้า 20
  62. ↑ อับ แกร์นส์บัค, อูโก (กันยายน 1924) "สิ่งประดิษฐ์ทางวิทยุที่เร้าใจ" ข่าววิทยุ : 291.และ "หลักการ Crystodyne" Radio Newsกันยายน พ.ศ. 2467 หน้า 294-295, 431
  63. ^ abcdefg Zheludev, Nikolay (เมษายน 2007). "The life and times of the LED – a 100-year history" (PDF) . Nature Photonics . 1 (4): 189–192. Bibcode :2007NaPho...1..189Z. doi :10.1038/nphoton.2007.34. เก็บถาวรจากแหล่งดั้งเดิม(PDF)เมื่อ 2017-03-31 . สืบค้นเมื่อ 2007-04-11 .
  64. ^ Round, Henry J. (9 กุมภาพันธ์ 1907). "A note on carborundum". Electrical World . 49 (6): 309 . สืบค้นเมื่อ1 กันยายน 2014 .
  65. ↑ โลเซฟ, โอวี (1927) "Светящийся карборундовый детектор и детектирование с кристаллами" [ตัวตรวจจับและการตรวจจับคาร์บอนเรืองแสงด้วยคริสตัล] Телеграфия и Телефония без Проводов (ระบบโทรเลขและระบบโทรศัพท์ไร้สาย ) 5 (44): 485–494.ฉบับภาษาอังกฤษตีพิมพ์ในชื่อLossev, OV (พฤศจิกายน 1928) "Luminous carborundum detector and detection effect and oscillations with crystals". Philosophical Magazine . Series 7. 5 (39): 1024–1044. doi :10.1080/14786441108564683
  66. ^ ab Schubert, E. Fred (2003). Light-emitting Diodes. Cambridge University Press. หน้า 2–3 ISBN 978-0521533515-
  67. ^ ab Graham, Loren (2013). Lonely Ideas: Can Russia Compete?. สำนักพิมพ์ MIT หน้า 62–63 ISBN 978-0262019798-
  68. ^ คู่มือวิทยุของกองทัพเรือสหรัฐ ฉบับปี 1918 ระบุว่า: " ปัจจุบันมีเครื่องตรวจจับอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ Audion [ไตรโอด] และเครื่องตรวจจับคริสตัลหรือเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า โคฮีเรอร์และไมโครโฟน [เครื่องตรวจจับโคฮีเรอร์อีกประเภทหนึ่ง] แทบจะล้าสมัยแล้ว... แต่การใช้ Audion...กำลังเพิ่มมากขึ้น " Robison, Samuel Shelburne (1918). Manual of Wireless Telegraphy for the Use of Naval Electricians, 4th Ed. Washington DC: United States Naval Institute. หน้า 156
  69. ^ "British Admiralty Handbook of Wireless Telegraphy" ปี 1920 ระบุว่า: " เครื่องตรวจจับคริสตัลกำลังถูกแทนที่ด้วย เครื่องตรวจจับวาล์ว [ไตรโอด] ซึ่งมีเสถียรภาพมากกว่า ปรับแต่งได้ง่ายกว่า และโดยทั่วไปแล้วน่าพอใจกว่า " ฉบับปี 1925 ระบุว่าวาล์ว "กำลังเข้ามาแทนที่คริสตัลสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปทั้งหมด " ฟิลลิปส์, วิเวียน เจ. (1980). Early Radio Wave Detectors. ลอนดอน: สถาบันวิศวกรไฟฟ้า หน้า 212 ISBN 978-0906048245-
  70. ^ abcde Lukasiak, Lidia; Jakubowski, Andrzej (มกราคม 2010). "History of Semiconductors" (PDF) . Journal of Telecommunications and Information Technology . ISSN  1509-4553 . สืบค้นเมื่อ2 สิงหาคม 2018 .
  71. ^ abcd "1931: "The Theory Of Electronic Semi-Conductors" is Published". The Silicon Engine . Computer History Museum. 2018. สืบค้นเมื่อ 1 สิงหาคม 2018 .
  72. ^ abcdefgh Michael Riordan, Lillian Hoddeson (1998) Crystal Fire: การประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์และการกำเนิดของยุคข้อมูล หน้า 89-93
  73. ↑ ชอตต์กี, ดับเบิลยู. "Halbleitertheorie der Sperrsschicht" Naturwissenschaften ฉบับที่ 26 (1938) หน้า 843 บทคัดย่อในภาษาอังกฤษในชื่อ "ทฤษฎีเซมิคอนดักเตอร์ของเลเยอร์การบล็อก" ใน Sze, SM Semiconductor Devices: เอกสารบุกเบิก (World Scientific Publishing Co., 1991) หน้า 381
  74. ^ Mott, Neville F. (1 พฤษภาคม 1939). "ทฤษฎีของเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าแบบคริสตัล" Proceedings of the Royal Society of London, Series A . 171 (944): 27–38. Bibcode :1939RSPSA.171...27M. doi :10.1098/rspa.1939.0051. JSTOR  97313 . สืบค้นเมื่อ 3 สิงหาคม 2018 .พิมพ์ซ้ำในAlexandrov, AS (1995). Sir Neville Mott: 65 Years in Physics. World Scientific. หน้า 153–179 ISBN 978-9810222529-
  75. ↑ https://www.semiconductormuseum.com/MuseumLibrary/HistoryOfCrystalDiodesVolume1.pdf
วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อเกี่ยวกับ เครื่องตรวจ จับหนวดแมว
  • สิ่งพิมพ์เรื่อง Crystal and Solid Contact Rectifiers ปี 1909 บรรยายถึงการทดลองเพื่อค้นหาวิธีการแก้ไข ( ไฟล์ PDF )
  • การพัฒนาเครื่องตรวจจับวิทยุจากปี 1917 นักทดลองไฟฟ้า
  • The Crystal Experimenters Handbook สิ่งพิมพ์ปี 1922 ในลอนดอนที่อุทิศให้กับเครื่องตรวจจับไดโอดแบบจุดสัมผัส (ไฟล์ PDF ขอขอบคุณ Lorne Clark จาก earlywireless.com)
  • การ์ดเนอร์, อาร์เธอร์ ซี. (สิงหาคม 1945). "Rectifying Crystals" (PDF) . วิทยุ . 29 (8): 48–50, 68–69
สิทธิบัตร
  • สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 906,991 - เครื่องตรวจจับการสั่น (เครื่องตรวจจับซัลไฟด์โลหะหลายตัว) โดย Clifford D. Babcock, 1908
  • สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 912,613 - เครื่องตรวจจับการสั่นและวงจรเรียงกระแส (เครื่องตรวจจับซิลิกอนคาร์ไบด์แบบ "ชุบ" พร้อมไบอัส DC) โดย GW Pickard, 1909
  • สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 912,726 - ตัวรับการสั่น (เครื่องตรวจจับออกไซด์สังกะสีแดง (ซินไซต์)) ที่แตกร้าวบนพื้นผิว GW Pickard, 1909
  • สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 933,263 - อุปกรณ์สั่น (เครื่องตรวจจับไพไรต์เหล็ก) โดย GW Pickard, 1909
  • สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 1,118,228 - เครื่องตรวจจับการแกว่ง (แร่ต่างชนิดจับคู่) โดย GW Pickard, 1914
ดึงข้อมูลจาก "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=เครื่องตรวจจับคริสตัล&oldid=1255180694"