Алекс Кун - Петербург

Пока на чистый кремний замахиваться не будем — есть варианты гораздо проще, и не сильно то уступающие кремнию в характеристиках управления электрической рекой.

Из прочитанных старинных журналов «Радио», моего времени, знаю четыре рецепта:

Сульфидный рецепт — когда пластинку чистой меди окунали в кипящую серу, и на поверхности пластинки появлялась пленка, результат реакции серы и меди. Это и есть полупроводник. К пленке прижимать один контакт, медь будет другим контактом и клапан готов.

Купроксный рецепт — пластинку меди разогреть, до границы плавления, в печи с недостатком воздуха, потом охладить, желательно двухступенчато, и получим, после легкой зачистки или замачивании в спирту, медь с вишневой пленкой «побежалости». Пленка и есть полупроводник. Один контакт к ней, второй к меди.

Надо бы заметить, что такие «клапана» использовались очень широко в свое время. Медные пластинки делали с отверстием посередине, прокаливали их, лежащих одной стороне на железных подносах, чтоб пленка образовалась только с одной стороны, и потом соединяли, через центральное отверстие, длинной шпилькой, несколько пластин друг с другом. А то и несколько десятков пластин. Количеством пластин подбирали «клапан» на разные напряжения и токи, получая силовые столбы выпрямителей. Были варианты и маленьких пластин, которые использовали в радиосхемах. Наша промышленность выпускала даже несколько наименований таких радиодеталей в маленьких корпусах, называя эту серию «цвитекторы». Радиолюбители того времени пищали от восторга. Широко купроксные «клапана» применялись. Но и они были не без недостатков.

Следующие рецепты применяли только для радиосхем, так как большими токами, пропускаемыми через себя, эти «клапана» похвастать не могли. Но у них имелись свои, весьма важные, достоинства. В мою историю эти детали вошли под именем «детектор».

Галенитовый рецепт — красивое имя подразумевает простой сульфид свинца. Он в природе достаточно широко встречается в виде минерала, но сам минерал, увы, обычно загрязнен примесями, и полупроводник из него, в природном виде, выходит непредсказуемый. Для максимального качества полупроводник синтезировали простым сплавлением чистого свинца и чистой серы. В результате химической реакции получались серые кристаллы с металлическим блеском. Если в такой кристалл ткнуть стальной иглой, плотно прижимая острие к поверхности кристалла, выходит тот самый полупроводник. Вот только не каждая точка на поверхности кристалла будет работать как надо — точку приходилось искать методом «научного тыка». Почему так? Да все эти злые примеси и кристаллические структуры. Не везде они правильно располагались. Теоретически, если серу и свинец хорошенько очистить, сплавить их, чтоб равномерно весь объем прореагировал, а потом еще и кристаллизовать — будет полупроводник работать в любом месте «тыка». Вот только технология выходит немногим легче кремниевых кристаллов. Посему, старались сделать все максимально хорошо, а потом подбирали самый удачный кристаллик, или место на кристаллике.

Ну и последним был цинкитовый рецепт. Исторический. Именно на этом детекторе Лосев добился не только приема радиосигнала, но и передачи его. Причем, сигнал устойчиво принимали в нескольких километрах. Жаль только, Лосев забросил цинкит, не доведя «клапан» до управляемого «крана» всего с полшага. Виной всему стала та самая неоднородность, которая губила и галенитовый детектор. Не подумали в то время, что надо хорошенько чистить вещества, и стараться создавать правильные кристаллические решетки. Очень обидно, что тогда, этот маленький шажок так и не сделали. Сделав его только через 30 лет, уже не с цинкитом, а с кремнием, и не в России. А Лосев, оставив прогремевший тогда по всему миру «кристадин» не доведенным до ума, занялся открытыми им светодиодами. Светодиод, это все тот же «клапан», только при борьбе за электрон атомы излучают свет. Вот такая активная там потасовка. Эффект этот Лосев открыл на кристаллах корборунда, детища химической реакции между кремнием и углеродом. Мне этот карборунд не столько для световых эффектов будет нужен, сколько для режущих кромок инструмента — так что, надо будет и им заняться. Но потом.

Сам цинкит, это обычный оксид цинка. Он распространен в виде природного минерала, но, как обычно, загрязненного примесями. Более предпочтительным будет брать очищенный оксид цинка, что в виде порошка выдают наши химики, и спекать его в электрической дуге. Для чистоты этого вопроса придется экспериментировать, но результат того стоит. В идеале нужно получить чистый цинкит, да еще кристаллизовать его. По крайней мере, получить несколько групп кристаллов, которые можно вырезать из заготовки. Далее, все как обычно — стальная игла, и «клапан» готов.

В мое время, чтоб окружающая среда не мешала работе детекторов, иглы наловчились вплавлять в кристалл коротким импульсом тока. Американцы для этого даже золотые иглы использовали. Но и тут нужно экспериментировать.

Цинкит представлялся самым перспективным детектором, особенно если удастся получить чистые и упорядоченные кристаллы. Тогда мы сделаем шажок, так и не случившийся у Лосева, в моей истории. Мы сделаем «кран».

Дело в том, что у богатых-бедных полупроводников есть еще одно свойство. Если сложить их друг с другом, образуя тройной «сэндвич», богатый-бедный-богатый или бедный-богатый-бедный, получим принципиально новую возможность — подавая напряжение на один слой, можем регулировать течение реки через два других слоя.

С примером демонстрантов, можно сказать, что к основной улице, по которой идут шеренги «полупроводников» подсоединяем боковую улочку, с колонной демонстрантов, которые свои шарики забрасывают в основную толпу, вызывая сутолоку и пускание шариков основными демонстрантами. Или даже не забрасывают, а хором говорят основным демонстрантам — «Смотри! Птичка!», те отвлекаются и над основной толпой взлетают их шарики…

Чехарда, кто из атомов, у кого и как быстро отбирает электроны, в этой ситуации выходит еще более сложная — но результат один. Имеем кран, в виде двух слоев, через который течет электрическая река, и можем третьим слоем, как маховичком на водопроводном кране, прикрутить реку, чтоб она текла больше или меньше. Вот именно это свойство создало мир, который мне был известен. После этого открытия электроника зашагала не просто широкими, а трещащими штанинами, шагами. И первым «краном» стал все тот же детектор. Только в него ткнули не одну иголку, а две, стараясь попасть остриями, максимально близко друг к другу. Буквально, расстояние между иглами составляло толщину человеческого волоса. И «клапан» стал «краном». Вот именно этого шага и не сделал Лосев. Обидно. Более того, и американцы-то сделали этот шаг случайно, устав от череды неудачных экспериментов, длящихся не один месяц, и пнув несчастную установку. Иглы на опытном кристалле сблизились, и … мир узнал о новом открытии.