كاشف البلورات

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 28 صور
الموسوعة الحرة
كاشف شعيرات القطط المصنوع من مادة الغالينا، والذي كان يستخدم في أجهزة الراديو البلورية القديمة.
كاشف بلوري دقيق مزود ببلورة من البيريت الحديدي ، يُستخدم في محطات الاتصالات اللاسلكية التجارية، عام ١٩١٤. تقع البلورة داخل الكبسولة المعدنية أسفل الإبرة العمودية (على اليمين) . تسمح النوابض الورقية والبرغي اليدوي بضبط دقيق لضغط الإبرة على البلورة.

كاشف البلورات هو مكون إلكتروني يُستخدم في بعض أجهزة استقبال الراديو في أوائل القرن العشرين . يتكون من قطعة من معدن بلوري تُقوّم إشارة الراديو المتناوبة . [ 1 ] استُخدم ككاشف ( مزيل تشكيل ) لاستخلاص إشارة التشكيل الصوتي من الموجة الحاملة المُشكّلة، لإنتاج الصوت في سماعات الأذن. [ 2 ] كان أول نوع من ثنائي أشباه الموصلات ، [ 3 ] وأحد أوائل الأجهزة الإلكترونية لأشباه الموصلات . [ 4 ] كان النوع الأكثر شيوعًا هو ما يُسمى بكاشف شعيرات القط ، والذي يتكون من قطعة من معدن بلوري، عادةً ما يكون الجالينا ( كبريتيد الرصاص )، مع سلك دقيق يلامس سطحه. [ 1 ] [ 4 ] [ 5 ]

اكتشف كارل فرديناند براون " التوصيل غير المتماثل" للتيار الكهربائي عبر نقاط التلامس الكهربائية بين البلورة والمعدن عام 1874. [ 6 ] استُخدمت البلورات لأول مرة ككواشف للموجات الراديوية عام 1894 على يد جاغاديش تشاندرا بوس في تجاربه على الموجات الميكروية . [ 7 ] [ 8 ] حصل بوس على براءة اختراع لكاشف بلوري عام 1901. [ 9 ] طُوّر الكاشف البلوري ليصبح مكونًا عمليًا للراديو على يد جي دبليو بيكارد ، [ 4 ] [ 10 ] [ 11 ] الذي اكتشف تقويم البلورات عام 1902، ووجد مئات المواد البلورية التي يمكن استخدامها في تكوين وصلات تقويمية. [ 2 ] [ 12 ] لم تكن المبادئ الفيزيائية التي تعمل بها هذه الوصلات مفهومة في وقت استخدامها، [ 13 ] ولكن الأبحاث اللاحقة التي أُجريت على هذه الوصلات البدائية لأشباه الموصلات ذات نقاط التلامس في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين أدت إلى تطوير إلكترونيات أشباه الموصلات الحديثة . [ 1 ] [ 4 ] [ 14 ] [ 15 ]

تُسمى أجهزة استقبال الراديو غير المُضخّمة التي تستخدم كاشفات بلورية بأجهزة الراديو البلورية . [ 16 ] كان الراديو البلوري أول نوع من أجهزة استقبال الراديو التي استخدمها عامة الناس، [ 14 ] وأصبح النوع الأكثر استخدامًا حتى عشرينيات القرن العشرين. [ 17 ] أصبح قديمًا مع تطوير أجهزة استقبال الصمامات المفرغة حوالي عام 1920، [ 1 ] [ 14 ] ولكنه استمر استخدامه حتى الحرب العالمية الثانية، ولا يزال مشروعًا تعليميًا شائعًا حتى اليوم بفضل تصميمه البسيط.

عملية

يشكّل التلامس بين مادتين مختلفتين على سطح البلورة شبه الموصلة للكاشف ثنائيًا شبه موصل بدائيًا ، يعمل كمقوم ، موصلًا التيار الكهربائي جيدًا في اتجاه واحد فقط، ومقاومًا لتدفق التيار في الاتجاه الآخر. [ 2 ] في راديو البلورة ، كان يُوصل بين الدائرة المضبوطة ، التي تمرر التيار المتذبذب المُستحث في الهوائي من محطة الراديو المطلوبة، وسماعة الأذن. وتتمثل وظيفته في العمل كمزيل تشكيل ، حيث يقوم بتقويم إشارة الراديو، محولًا إياها من تيار متردد إلى تيار مستمر نابض ، لاستخلاص الإشارة الصوتية ( التشكيل ) من الموجة الحاملة لتردد الراديو . [ 2 ] [ 4 ] يُطلق على مزيل تشكيل AM الذي يعمل بهذه الطريقة، عن طريق تقويم الموجة الحاملة المُشكّلة، اسم كاشف الغلاف. يمر تيار التردد الصوتي الناتج عن الكاشف عبر سماعة الأذن ، مما يتسبب في اهتزاز غشاء سماعة الأذن ، دافعًا الهواء لتوليد الموجات الصوتية .

دائرة راديو بلوري بسيط. يتم توصيل كاشف البلورة D بين دائرة الرنين L و C1 وسماعة الأذن E. C2 هو مكثف التجاوز.
رسم تخطيطي من عام 1922 يوضح دائرة راديو بلوري ذي شعيرات قطة. لم تستخدم هذه الدائرة الشائعة مكثف ضبط ، بل استخدمت سعة الهوائي لتشكيل دائرة الضبط مع الملف.

لم تكن أجهزة الراديو البلورية مزودة بمكونات تضخيم لزيادة قوة إشارة الراديو؛ إذ كانت طاقة الصوت الصادرة من سماعة الأذن تأتي حصراً من موجات الراديو الصادرة عن المحطة المستقبلة، والتي يلتقطها الهوائي. ولذلك، كانت حساسية الكاشف عاملاً رئيسياً في تحديد حساسية جهاز الاستقبال ومدى استقباله، مما حفز إجراء العديد من الأبحاث لإيجاد كواشف حساسة.

بالإضافة إلى استخدامها الرئيسي في أجهزة الراديو البلورية، تم استخدام كاشفات البلورات أيضًا ككاشفات للموجات الراديوية في التجارب العلمية، حيث تم تسجيل تيار الخرج المستمر للكاشف بواسطة جلفانومتر حساس ، وفي أجهزة الاختبار مثل مقاييس الموجات المستخدمة لمعايرة تردد أجهزة الإرسال الراديوية . [ 18 ]

رسم تخطيطي يوضح شكل الموجة وغلافها كما تمت معالجته بواسطة كاشف بلوري.

كما هو موضح في الرسم التخطيطي على اليمين، يُظهر الشكل (أ) إشارة راديو مُعدَّلة السعة من دائرة رنين جهاز الاستقبال، والتي تُطبَّق كجهد كهربائي عبر نقاط تلامس الكاشف. تمثل التذبذبات السريعة الموجة الحاملة للتردد الراديوي . أما الإشارة الصوتية (الصوت) فتتضمنها التغيرات البطيئة ( التعديل ) في حجم الموجات. لو طُبِّقت هذه الإشارة مباشرةً على سماعة الأذن، لما أمكن تحويلها إلى صوت، لأن تذبذبات الصوت متساوية على جانبي المحور، ما يؤدي إلى تساوي متوسطها صفرًا، وبالتالي لن يكون هناك أي حركة صافية لغشاء سماعة الأذن. يُظهر الشكل (ب) التيار المار عبر كاشف البلورة والمُطبَّق على سماعة الأذن ومكثف التجاوز. تُوصِّل البلورة التيار في اتجاه واحد فقط، ما يؤدي إلى إزالة التذبذبات على أحد جانبي الإشارة، تاركةً تيارًا مستمرًا نابضًا لا يساوي متوسط ​​سعته صفرًا، بل يتغير مع الإشارة الصوتية. يُظهر الشكل (ج) التيار المار عبر سماعة الأذن. يُنشئ مكثف جانبي موصول عبر طرفي سماعة الأذن، بالإضافة إلى المقاومة الأمامية الذاتية للدايود، مرشح تمرير منخفض يعمل على تنعيم شكل الموجة عن طريق إزالة نبضات الموجة الحاملة للترددات الراديوية، تاركًا إشارة الصوت. عندما يمر هذا التيار المتغير عبر بلورة سماعة الأذن الكهروإجهادية، فإنه يتسبب في تشوه البلورة (انثناءها)، مما يؤدي إلى انحراف غشاء سماعة الأذن؛ وتتسبب انحرافات الغشاء المتغيرة في اهتزازه وإنتاج موجات صوتية . أما في حالة استخدام سماعة رأس من نوع الملف الصوتي ، فإن التيار المتغير من مرشح التمرير المنخفض يمر عبر الملف الصوتي، مُولِّدًا مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا يسحب ويدفع غشاء سماعة الأذن، مما يؤدي إلى اهتزازه وإنتاج الصوت.

الأنواع

يتكون كاشف البلورات من وصلة كهربائية بين سطح معدن بلوري شبه موصل ومعدن أو بلورة أخرى. [ 2 ] [ 4 ] ولأن آلية عملها كانت مجهولة وقت تطويرها، فقد تطورت كواشف البلورات بالتجربة والخطأ. واعتمد تصميم الكاشف على نوع البلورة المستخدمة، إذ وُجد أن المعادن المختلفة تتباين في مساحة التلامس والضغط اللازمين على سطح البلورة لتكوين وصلة تقويم حساسة. [ 2 ] [ 19 ] تُستخدم البلورات التي تتطلب ضغطًا خفيفًا، مثل الغالينا، مع وصلة سلكية تشبه شعيرات القطط؛ بينما يُستخدم السيليكون مع وصلة نقطية أثقل، في حين أن كربيد السيليكون ( الكربورندوم ) يتحمل أعلى ضغط. [ 2 ] [ 19 ] [ 20 ] وهناك نوع آخر يستخدم بلورتين من معادن مختلفة متلامستين، وأكثرها شيوعًا هو كاشف "بيريكون". ولأن الكاشف لا يعمل إلا عند التلامس في نقاط محددة على سطح البلورة، فقد كان من الممكن دائمًا جعل نقطة التلامس قابلة للتعديل. فيما يلي الفئات الرئيسية لأجهزة الكشف عن البلورات المستخدمة خلال أوائل القرن العشرين:

كاشف شعيرات القطط

كاشف شعيرات القطط المصنوع من مادة الغالينا، مأخوذ من راديو بلوري يعود إلى عشرينيات القرن الماضي.
كاشف شعيرات القطط باستخدام بلورة البيريت الحديدي
كاشف غالينا في راديو بلوري رخيص من ثلاثينيات القرن العشرين
شكل شائع في أجهزة الراديو المحمولة، حيث يتم حماية البلورة داخل أنبوب زجاجي

حصل كارل فرديناند براون [ 21 ] وغرينليف ويتير بيكارد [ 5 ] على براءة اختراع هذا الجهاز عام 1906، وكان النوع الأكثر شيوعًا من أجهزة الكشف عن البلورات، ويُستخدم بشكل أساسي مع الغالينا [ 22 ] [ 23 ] ، ولكن أيضًا مع بلورات أخرى. يتكون الجهاز من قطعة معدنية بلورية بحجم حبة البازلاء داخل حامل معدني، يلامس سطحها سلك معدني دقيق أو إبرة (تُعرف باسم "شعيرة القط"). [ 2 ] [ 4 ] [ 20 ] [ 24 ] يُشكل التلامس بين طرف السلك وسطح البلورة وصلة معدنية- شبه موصلة غير مستقرة ، تُعرف باسم ثنائي شوتكي . [ 4 ] [ 25 ] تُعتبر شعيرة السلك بمثابة المصعد ، والبلورة بمثابة المهبط ؛ حيث يمر التيار من السلك إلى البلورة، ولكن ليس في الاتجاه المعاكس.

تعمل مواقع محددة فقط على سطح البلورة كوصلات تقويم. [ 4 ] [ 19 ] الجهاز شديد الحساسية للهندسة الدقيقة وضغط التلامس بين السلك والبلورة، ويمكن أن ينقطع التلامس بأدنى اهتزاز. [ 4 ] [ 6 ] [ 13 ] لذلك، يجب إيجاد نقطة تلامس مناسبة بالتجربة والخطأ قبل كل استخدام. [ 4 ] يُعلق السلك من ذراع متحرك ويسحبه المستخدم على سطح البلورة حتى يبدأ الجهاز بالعمل. [ 19 ] في راديو البلورة، يضبط المستخدم الراديو على محطة محلية قوية إن أمكن، ثم يضبط ذراع التوصيل حتى يسمع المحطة أو ضوضاء الراديو (صوت أزيز ثابت) في سماعات الراديو. [ 26 ] يتطلب هذا بعض المهارة والكثير من الصبر. [ 6 ] ثمة طريقة بديلة للضبط تتمثل في استخدام جرس كهروميكانيكي يعمل بالبطارية، موصول بسلك التأريض الخاص بالراديو أو مقترن حثيًا بملف الضبط، لتوليد إشارة اختبار. [ 26 ] [ 27 ] تعمل الشرارة الناتجة عن نقاط تلامس الجرس كمرسل لاسلكي ضعيف ، يمكن للكاشف استقبال موجاته اللاسلكية، لذا عند العثور على بقعة تقويم على البلورة، يُسمع صوت الطنين في سماعات الأذن، وعندها يتوقف الجرس عن العمل.

يتكون الكاشف من جزأين مثبتين بجانب بعضهما البعض على قاعدة مسطحة غير موصلة: معدن بلوري يشكل الجانب شبه الموصل للوصلة، و"شعيرة قطة"، وهي قطعة مرنة من سلك معدني رفيع، تشكل الجانب المعدني للوصلة.

كريستال

بيع بلورات الغالينا لاستخدامها في أجهزة الكشف عن البلورات، بولندا، ثلاثينيات القرن العشرين

كانت البلورة الأكثر شيوعًا هي الغالينا ( كبريتيد الرصاص ، PbS)، وهي خام رصاص واسع الانتشار . وقد بيعت أنواع مختلفة منها تحت اسمي "لينزيت" [ 19 ] و"هيرتزيت". [ 4 ] [ 22 ] [ 23 ] كما استُخدمت معادن بلورية أخرى، من أكثرها شيوعًا البيريت الحديدي (كبريتيد الحديد، FeS₂ ، "ذهب الأحمق"، ويُباع أيضًا تحت الأسماء التجارية "بيرون" [ 28 ] و "فيرون" [ 19 ] و"راديوسايت") [ 2 ] [ 22 ] [ 24 ] والموليبدينيت ( ثاني كبريتيد الموليبدينوم ، MoS₂ ) والسيروسيت ( كربونات الرصاص ، PbCO₃ ) [ 19 ] [ 22 ] [ 24 ] . لا تعمل جميع عينات البلورة في جهاز الكشف، وغالبًا ما كان لا بد من تجربة عدة قطع بلورية للعثور على قطعة فعالة. [ 19 ] إن الجالينا ذات خصائص الكشف الجيدة نادرة وليس لها خصائص بصرية موثوقة تميزها.

وُضِعَت حصاة خشنة من معدن كاشف، بحجم حبة البازلاء تقريبًا، داخل كوب معدني، مُشكِّلةً بذلك أحد جانبي الدائرة. يجب أن يكون التوصيل الكهربائي بين الكوب والبلورة جيدًا، إذ من المهم ألا يعمل هذا التوصيل كوصلة تقويم ثانية، مما يُنشئ ثنائيين متقابلين يمنعان الجهاز من التوصيل تمامًا. [ 29 ] ولضمان توصيل جيد مع البلورة، تُثبَّت إما بمسامير تثبيت أو تُغمر في اللحام . ولأن درجة انصهار لحام القصدير والرصاص العالية نسبيًا قد تُتلف العديد من البلورات، يُستخدم سبيكة قابلة للانصهار ذات درجة انصهار منخفضة، أقل بكثير من 93 درجة مئوية (200 درجة فهرنهايت) ، مثل معدن وود . [ 4 ] [ 19 ] [ 22 ] يُترك أحد السطحين مكشوفًا للسماح بالتوصيل بسلك التوصيل.  

سلك شعيرات القطط

كان سلك برونزي فوسفوري بقطر حوالي 30 AWG (0.25 مم) يُستخدم عادةً كشعيرة قطة نظرًا لمرونته المناسبة. [ 26 ] [ 28 ] [ 30 ] وكان يُثبّت على ذراع قابل للتعديل بمقبض معزول، ما يسمح بفحص كامل سطح البلورة المكشوف من اتجاهات متعددة للعثور على النقطة الأكثر حساسية. عادةً ما كانت شعيرات القطط في أجهزة الكشف محلية الصنع ذات شكل منحني بسيط، بينما احتوت معظم شعيرات القطط الاحترافية على جزء حلزوني في المنتصف يعمل كزنبرك. [ 31 ] تتطلب البلورة ضغطًا خفيفًا ومناسبًا من السلك؛ فالضغط الزائد يُسبب توصيل الجهاز للتيار في كلا الاتجاهين. [ 4 ] غالبًا ما استخدمت أجهزة الكشف الدقيقة المصممة لمحطات الاتصالات اللاسلكية إبرة معدنية بدلًا من "شعيرة القطة"، مثبتة على زنبرك ورقي يُدار بمسمار إبهام لضبط الضغط المُطبق. كما استُخدمت إبر من الذهب أو الفضة مع بعض البلورات.

كاشف كربورندوم

كاشف كربورندوم احترافي يستخدم في محطات الاتصالات اللاسلكية
كاشف الكربورندوم الذي تم تسويقه لهواة الراديو، 1911

اخترع هنري إتش سي دانوودي هذا الجهاز عام 1906 ، [ 32 ] [ 33 ] ويتكون من قطعة من كربيد السيليكون (SiC، المعروف آنذاك بالاسم التجاري كاربورندوم )، إما مثبتة بين قطبين معدنيين مسطحين، [ 4 ] [ 19 ] [ 24 ] أو مثبتة في سبيكة قابلة للانصهار داخل كوب معدني، مع قطب يتكون من نقطة فولاذية صلبة مضغوطة بقوة بواسطة نابض. [ 34 ] يتطلب الكاربورندوم، وهو منتج صناعي من أفران كهربائية صُنعت عام 1893، ضغطًا أكبر من قطب شعيرات القط. [ 2 ] [ 4 ] [ 19 ] [ 34 ] كان كاشف الكاربورندوم شائعًا [ 22 ] [ 34 ] لأن قطبه المتين لم يكن يتطلب إعادة ضبط في كل مرة يُستخدم فيها، على عكس أجهزة شعيرات القط الدقيقة. [ 2 ] [ 19 ] [ 24 ] تم ضبط بعض كواشف الكربورندوم في المصنع ثم إحكام إغلاقها، ولم تكن تتطلب أي تعديل من المستخدم. [ 2 ] وهي غير حساسة للاهتزازات، ولذلك استُخدمت في محطات الاتصالات اللاسلكية على متن السفن حيث كانت الأمواج تهز السفينة، وفي المحطات العسكرية حيث كان من المتوقع حدوث اهتزازات ناتجة عن إطلاق النار. [ 4 ] [ 19 ] ومن مزاياها الأخرى أنها تتحمل التيارات العالية، ولا يمكن أن تتلف بفعل الكهرباء الجوية المنبعثة من الهوائي. [ 2 ] ولذلك، كانت النوع الأكثر شيوعًا في محطات الاتصالات اللاسلكية التجارية. [ 34 ]

كربيد السيليكون شبه موصل ذو فجوة نطاق واسعة تبلغ 3  إلكترون فولت، ولزيادة حساسية الكاشف، كان يُطبَّق عادةً جهد انحياز أمامي مقداره حوالي فولت واحد عبر الوصلة باستخدام بطارية ومقياس جهد . [ 19 ] [ 24 ] [ 34 ] [ 33 ] يُضبط الجهد باستخدام مقياس الجهد حتى يصبح الصوت أعلى ما يمكن في سماعة الأذن. ينقل الانحياز نقطة التشغيل إلى "ركبة" منحنى التيار-الجهد للجهاز ، مما ينتج عنه أكبر تيار مُقوَّم. [ 19 ]

كاشف السيليكون الأصلي من بيكارد 1906
كاشف السيليكون والأنتيمون المستخدم في محطات الاتصالات اللاسلكية البحرية عام 1919. يتم تركيب بلورة السيليكون على منصة قابلة للتعديل يمكن تحريكها في بعدين بواسطة مقابض الميكرومتر (على اليمين) للعثور على البقعة الحساسة.

كاشف السيليكون

حصل بيكارد على براءة اختراع هذا الجهاز وصُنع لأول مرة عام 1906، [ 10 ] [ 33 ] وكان أول نوع من كاشفات البلورات يُنتج تجاريًا. [ 11 ] تطلب السيليكون ضغطًا أكبر من ملامسة شعيرات القطط، وإن لم يكن بقدر ضغط كربيد السيليكون. [ 19 ] تُغرس قطعة مسطحة من السيليكون في سبيكة قابلة للانصهار داخل كوب معدني، ويُضغط عليها بطرف معدني، عادةً من النحاس الأصفر أو الذهب ، بواسطة نابض. [ 24 ] [ 35 ] عادةً ما يُصقل سطح السيليكون ويُشذب. كما استُخدم السيليكون مع ملامسات الأنتيمون [ 19 ] والزرنيخ [ 28 ] . لاقى كاشف السيليكون رواجًا واسعًا نظرًا لمزاياه المشابهة لكربيد السيليكون ؛ فملامسته الثابتة لا تتأثر بالاهتزازات، ولا يحتاج إلى بطارية تحيز، لذا شاع استخدامه في محطات الاتصالات اللاسلكية التجارية والعسكرية. [ 19 ]

كاشفات من بلورة إلى بلورة

(يسار) كاشف الزنكيت-الكالكوبيريت "بيريكون"، حوالي عام 1912 ، من إنتاج شركة بيكارد، شركة الأجهزة المتخصصة اللاسلكية. (يمين) شكل آخر من كاشف الزنكيت-الكالكوبيريت، مصنوع كوحدة توصيل محكمة الإغلاق، حوالي عام 1919

كانت هناك فئة أخرى من الكواشف التي تستخدم بلورتين مختلفتين تتلامسان أسطحهما، مما يُشكل اتصالًا بين البلورتين. [ 4 ] [ 24 ] وكان كاشف "بيريكون"، الذي اخترعه بيكارد عام 1908 [ 36 ]، هو الأكثر شيوعًا. ويرمز اسم "بيريكون " إلى " PER fect p I c K ard c ON tact". [ 4 ] ويتكون من بلورتين مثبتتين في حوامل معدنية، وجهًا لوجه. إحدى البلورتين كانت من الزنكايت ( أكسيد الزنك ، ZnO)، والأخرى من كبريتيد النحاس والحديد، إما البورنيت (Cu 5 FeS 4 ) أو الكالكوبيريت (CuFeS 2 ). [ 19 ] [ 24 ] في كاشف بيكارد التجاري (انظر الصورة) ، تم تثبيت بلورات الزنكايت المتعددة في سبيكة قابلة للانصهار داخل كوب دائري (على اليمين) ، بينما تم تثبيت بلورة الكالكوبيريت في كوب على ذراع قابل للتعديل مواجه لها (على اليسار) . تم تحريك بلورة الكالكوبيريت للأمام حتى لامست سطح إحدى بلورات الزنكايت. عند تحديد نقطة حساسة، تم تثبيت الذراع في مكانها بواسطة برغي التثبيت. تم توفير عدة قطع من الزنكايت لأن بلورة الزنكايت الهشة قد تتلف بفعل التيارات الزائدة، وكانت عرضة للاحتراق بسبب الكهرباء الجوية المنبعثة من الهوائي السلكي أو التيارات المتسربة إلى جهاز الاستقبال من أجهزة إرسال الشرارة القوية المستخدمة آنذاك. كما تم استخدام هذا الكاشف أحيانًا مع جهد انحياز أمامي صغير يبلغ حوالي 0.2 فولت من بطارية لزيادة حساسيته. [ 19 ] [ 34 ]

على الرغم من أن بلورة "بيريكون" المصنوعة من الزنكيت والكالكوبيريت كانت الأكثر استخدامًا في الكشف عن البلورات، فقد استُخدمت أزواج بلورية أخرى أيضًا. استُخدم الزنكيت مع الكربون والجالينا والتيلوريوم . واستُخدم السيليكون مع الزرنيخ [ 28 ] والأنتيمون [ 19 ] وبلورات التيلوريوم .

تاريخ

نشأ الرمز الرسومي المستخدم للثنائيات الصلبة من رسم لكاشف بلوري ذي نقطة اتصال. [ 37 ] [ 38 ]

خلال العقود الثلاثة الأولى من عصر الراديو، من عام 1888 إلى عام 1918، والتي تُعرف بعصر التلغراف اللاسلكي أو عصر "الشرارة"، استُخدمت أجهزة إرسال لاسلكية بدائية تُسمى أجهزة إرسال فجوة الشرارة ، والتي كانت تُولّد موجات الراديو بواسطة شرارة كهربائية . [ 16 ] [ 39 ] لم تكن هذه الأجهزة قادرة على إنتاج الموجات الجيبية المستمرة المستخدمة لنقل الصوت في بث الراديو الحديث بتقنيتي AM أو FM. [ 40 ] بدلاً من ذلك، كانت أجهزة إرسال فجوة الشرارة تنقل المعلومات عبر التلغراف اللاسلكي ؛ حيث كان المستخدم يُشغّل الجهاز ويُطفئه بسرعة عن طريق النقر على مفتاح التلغراف ، مما يُنتج نبضات من موجات الراديو التي تُشكّل الرسائل النصية بلغة مورس . لذلك، لم تكن أجهزة استقبال الراديو في ذلك العصر بحاجة إلى فك تشفير موجة الراديو واستخراج إشارة صوتية منها كما تفعل أجهزة الاستقبال الحديثة، بل كان عليها فقط اكتشاف وجود موجات الراديو أو عدم وجودها، لإصدار صوت في سماعة الأذن عند وجود موجة الراديو لتمثيل "النقاط" و"الشرطات" في لغة مورس. [ 1 ] كان الجهاز الذي يقوم بذلك يُسمى كاشفًا . وكان الكاشف البلوري أنجح أجهزة الكشف العديدة التي تم اختراعها خلال تلك الحقبة.

تطور كاشف البلورات من جهاز سابق، [ 41 ] وهو أول كاشف بدائي للموجات الراديوية، يُسمى الكوهرير ، طُوِّر عام 1890 على يد إدوارد برانلي ، واستُخدم في أول أجهزة استقبال راديوية بين عامي 1894 و1896 على يد ماركوني وأوليفر لودج . [ 4 ] [ 39 ] صُنع الكوهرير بأشكال عديدة، ويتكون من موصل كهربائي عالي المقاومة، يتألف من موصلات متلامسة بطبقة رقيقة مقاومة، عادةً ما تكون من الأكسدة. [ 39 ] تُغير الموجات الراديوية مقاومة الموصل، مما يجعله يُمرر تيارًا مستمرًا. يتكون الشكل الأكثر شيوعًا من أنبوب زجاجي مزود بأقطاب كهربائية في كل طرف، تحتوي على برادة معدنية سائبة متصلة بالأقطاب. [ 1 ] [ 4 ] قبل تطبيق الموجات الراديوية، كان لهذا الجهاز مقاومة كهربائية عالية ، في نطاق الميغا أوم. عند تطبيق موجة راديوية من الهوائي على الأقطاب الكهربائية، تتسبب في "تماسك" أو تكتل برادة المعدن، مما يؤدي إلى انخفاض مقاومة جهاز التماسك، وبالتالي مرور تيار مستمر من بطارية عبره، فيصدر صوت رنين جرس أو يترك علامة على شريط ورقي تمثل "النقاط" و"الشرطات" في شفرة مورس. وكان لا بد من النقر على معظم أجهزة التماسك ميكانيكيًا بين كل نبضة من الموجات الراديوية لإعادتها إلى حالة غير موصلة. [ 16 ] [ 39 ]

كان جهاز الكوهيمر كاشفًا ضعيفًا للغاية، [ 42 ] : 11، 14-16، مما حفز الكثير من الأبحاث لإيجاد كواشف أفضل. [ 4 ] كان يعمل من خلال تأثيرات سطحية معقدة للأغشية الرقيقة، ولذلك لم يفهم علماء ذلك الوقت آلية عمله، باستثناء فكرة غامضة مفادها أن كشف الموجات الراديوية يعتمد على خاصية غامضة للوصلات الكهربائية "غير المثالية". [ 4 ] قام الباحثون الذين درسوا تأثير الموجات الراديوية على أنواع مختلفة من الوصلات "غير المثالية" لتطوير كوهيمر أفضل، باختراع الكواشف البلورية. [ 4 ] [ 41 ]

تجارب براون

اكتشف الفيزيائي الألماني كارل فرديناند براون ظاهرة "التوصيل أحادي الاتجاه" في البلورات عام 1874 في جامعة فورتسبورغ . [ 7 ] [ 43 ] درس براون بيريت النحاس ( Cu₅FeS₄ )، وبيريت الحديد (كبريتيد الحديد، FeS₂ ) ، والجالينا (PbS) ، وكبريتيد النحاس والأنتيمون (Cu₃SbS₄ ) . [ 44 ] كان ذلك قبل اكتشاف الموجات الراديوية، ولم يستخدم براون هذه الأجهزة عمليًا، بل كان مهتمًا بخاصية التيار -الجهد غير الخطية التي أظهرتها هذه الكبريتيدات. ولعل طريقة براون في توصيل البلورة كانت حاسمة في نتائجه: فقد وضع العينة على دائرة من السلك، ثم لمسها بطرف سلك فضي رفيع، وهو ما يُعرف بـ"تلامس شعيرات القط". [ 42 ] : 8 عند رسم التيار كدالة للجهد عبر نقطة تلامس، وجد أن النتيجة خط مستقيم في اتجاه واحد، بينما ينحني لأعلى في الاتجاه الآخر، مما يدل على أن هذه المواد لا تخضع لقانون أوم . وبسبب هذه الخاصية، بلغت مقاومة بعض البلورات للتيار في اتجاه واحد ضعف مقاومتها للتيار في الاتجاه الآخر. وفي عامي 1877 و1878، نشر تجارب أخرى على مادة بسيلوميلان ( Ba,H2 O)2 من5 O10. أجرى براون تحقيقات استبعدت العديد من الأسباب المحتملة للتوصيل غير المتماثل، مثلالإلكتروليتيوبعض أنواعالكهروحرارية. [ 44 ]

بعد ثلاثين عامًا من هذه الاكتشافات، في عام 1899، بدأ براون تجاربه على الموصلات البلورية ككواشف للموجات الراديوية. إلا أنها لم تكن قابلة للاستخدام في ذلك الوقت لأن الكواشف البلورية لم تكن متوافقة مع مسجل السيفون ذي الشريط الورقي ، وهو جهاز الإخراج القياسي المستخدم في أجهزة استقبال الكوفيرر. [ 42 ] : 11

تجارب بوز

كاشف الغالينا الخاص ببوز من براءة اختراعه لعام 1901. تم تصميم هذا الإصدار عمداً ليبدو ويعمل مثل مقلة العين البشرية، مع عدسة تركز الموجات المليمترية على نقطة اتصال الغالينا.
مطياف الموجات المليمترية من صنع بوز، ١٨٩٧. يوجد جهاز إرسال الشرارة داخل الصندوق (R) . يوجد كاشف الغالينا داخل الهوائي البوقي (F) مع برغي إبهام (t) يُستخدم لضبط ضغط نقطة معدنية على البلورة. تُولّد البطارية (V) تيارًا كهربائيًا يمر عبر الكاشف، ويقيسه الجلفانومتر (G).

استخدم جاغاديش تشاندرا بوس البلورات لأول مرة للكشف عن الموجات الراديوية في تجاربه على البصريات الميكروية  بتردد 60 جيجاهرتز في جامعة كلكتا بين عامي 1894 و1900. [ 45 ] [ 46 ] : 295-296، 301-305 . ومثل غيره من العلماء منذ هيرتز، كان بوس يبحث في أوجه التشابه بين الموجات الراديوية والضوء من خلال محاكاة تجارب البصريات الكلاسيكية باستخدام الموجات الراديوية. [ 46 ] : 477-483. استخدم في البداية جهاز استقبال متماسكًا يتكون من نابض فولاذي يضغط على سطح معدني مع مرور تيار كهربائي فيه. ولعدم رضاه عن هذا الكاشف، قام بوس حوالي عام 1897 بقياس التغير في مقاومة عشرات المعادن ومركباتها عند تعريضها للميكروويف. [ 46 ] : 295-296، 301-305 [ 47 ]. وقد أجرى تجارب على العديد من المواد ككواشف تلامسية، مركزًا على الجالينا .

تألفت أجهزة الكشف التي ابتكرها من بلورة غالينا صغيرة مثبتة عليها نقطة تلامس معدنية بواسطة برغي يدوي، داخل موجه موجي مغلق ينتهي بهوائي بوقي لجمع الموجات الميكروية. [ 46 ] : 295-296، 301-305. مرر بوز تيارًا كهربائيًا من بطارية عبر البلورة، واستخدم جلفانومترًا لقياسه. عندما اصطدمت الموجات الميكروية بالبلورة، سجل الجلفانومتر انخفاضًا في مقاومة الكاشف. أشار توماس لي إلى أن هذا الكاشف لم يكن يعمل كمقوم مثل أجهزة الكشف البلورية اللاحقة، بل ككاشف حراري يُسمى بولومتر . [ 8 ] في ذلك الوقت، اعتقد العلماء أن أجهزة الكشف عن الموجات الراديوية تعمل بآلية مشابهة لكيفية اكتشاف العين للضوء، واكتشف بوز أن جهازه حساس أيضًا للضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، مما دفعه إلى تسميته شبكية اصطناعية . حصل على براءة اختراع الكاشف في 30 سبتمبر 1901. [ 7 ] [ 9 ] غالبًا ما تُعتبر هذه أول براءة اختراع لجهاز أشباه موصلات.

بيكارد: اكتشاف التصحيح

كاشف التماسك "الميكروفوني" من عام 1909، وهو مشابه للكاشف الذي اكتشف به بيكارد عملية التقويم، والذي كان شائع الاستخدام في أجهزة الاستقبال الأولى. يتكون من إبرة فولاذية تستقر على قطعتين من الكربون. يُعتقد أن طبقة شبه موصلة ناتجة عن التآكل على الفولاذ كانت مسؤولة عن عملية التقويم.

اخترع غرينليف ويتير بيكارد ، وهو مهندس في شركة الاتصالات اللاسلكية الأمريكية (AWT)، كاشف التلامس المقوم، [ 48 ] [ 49 ] مكتشفًا تقويم الموجات الراديوية عام 1902 أثناء تجربة كاشف التماسك ، الذي يتكون من إبرة فولاذية موضوعة على قطعتين من الكربون. [ 11 ] [ 12 ] [ 49 ] في 29 مايو 1902، كان يُشغّل هذا الجهاز ويستمع إلى محطة راديو. ولأن كاشفات التماسك تتطلب مصدر تيار خارجي للتشغيل، قام بتوصيل الكاشف وسماعة الهاتف على التوالي ببطارية ثلاثية الخلايا لتوفير الطاقة اللازمة لتشغيل السماعة. ولأنه انزعج من ضوضاء الخلفية الناتجة عن مرور التيار عبر الكربون، قام بفصل خليتين من البطارية من الدائرة لتقليل التيار. [ 11 ] [ 12 ]

توقف القلي، وأصبحت الإشارات، رغم ضعفها الشديد، أكثر وضوحًا بشكل ملحوظ بعد تخلصها من ضوضاء الميكروفون. وبنظرة سريعة على الدائرة الكهربائية، اكتشفتُ، لدهشتي الكبيرة، أنني بدلًا من قطع خليتين، قطعتُ الخلايا الثلاث جميعها؛ لذا، كان غشاء الهاتف يعمل فقط بطاقة إشارات جهاز الاستقبال. بدا لي أن كاشف التلامس الذي يعمل بدون بطارية محلية مناقض تمامًا لكل خبراتي السابقة... فقررتُ على الفور دراسة هذه الظاهرة بدقة. [ 11 ] [ 12 ]

أدرك بيكارد أن الجهاز يعمل كمقوم بعد توليد إشارة صوتية دون بطارية تحيز تيار مستمر. بدأ بيكارد تجاربه ووجد أن سطحًا فولاذيًا مؤكسدًا يعمل بشكل أفضل، فجرب استخدام الماغنيتيت (Fe3O4 ) . في 16 أكتوبر 1902 ، استقبل محطة إذاعية باستخدام الماغنيتيت الملامس لسلك نحاسي ، وكان هذا أول استقبال يتم بواسطة كاشف بلوري. [ 11 ]

تصميم كاشف السيليكون من براءة اختراع بيكارد لعام 1906 [ 10 ]

خلال السنوات السبع التالية، أجرى بيكارد بحثًا شاملًا للعثور على المواد التي تُشكّل أكثر نقاط التلامس حساسيةً للكشف، واختبر في نهاية المطاف آلاف المعادن، [ 7 ] واكتشف حوالي 250 بلورة مُقوِّمة. [ 4 ] [ 11 ] [ 12 ] في عام 1906، حصل على عينة من السيليكون المنصهر ، وهو منتج اصطناعي تم تصنيعه حديثًا في أفران كهربائية، وقد تفوّق على جميع المواد الأخرى. [ 11 ] [ 12 ] حصل على براءة اختراع لكاشف السيليكون في 30 أغسطس 1906. [ 7 ] [ 10 ] في عام 1907، أسس شركة لتصنيع كواشفه، وهي شركة Wireless Specialty Products Co.، وكان كاشف السيليكون أول كاشف بلوري يُباع تجاريًا. [ 11 ] واصل بيكارد إنتاج كواشف أخرى باستخدام البلورات التي اكتشفها؛ وكان من بين أكثرها شيوعًا كاشف البيريت الحديدي "بايرون" وكاشف الزنكيت - الكالكوبيريت البلوري "بيريكون" في عام 1908، [ 36 ] والذي كان اختصارًا لـ " PER fect p I c K ard c ON tact". [ 4 ]

في حوالي عام 1906، أدرك باحثو الراديو أن البلورات المعدنية قد تكون كاشفًا أفضل من الكاشف المتماسك، فبدأ تصنيع أجهزة الراديو البلورية، وتم اختراع العديد من الكواشف البلورية الجديدة. [ 42 ] : 20-21، 23. ويعود جزء من سبب هذا الاهتمام إلى أن أجهزة استقبال الكاشف المتماسك قد تحولت من استخدام مسجلات الشريط الورقي ( مسجلات السيفون ) كجهاز إخراج، والتي كانت غير متوافقة مع الكواشف البلورية، إلى سماعات الأذن ، التي يمكنها استخدام تيار خرج البلورة.

في 23 مارس 1906، حصل هنري هاريسون تشيس دانوودي ، [ 42 ] : 19 وهو جنرال متقاعد في سلاح الإشارة بالجيش الأمريكي، على براءة اختراع لكاشف كربيد السيليكون ( الكربورندوم )، [ 32 ] [ 50 ] [ 33 ] : 23-25 ​​باستخدام منتج حديث آخر هو الأفران الكهربائية. يتميز كربيد السيليكون شبه الموصل بفجوة نطاق واسعة ، واكتشف بيكارد [ 42 ] : 25 أنه يمكن زيادة حساسية الكاشف بتطبيق انحياز أمامي ، وهو جهد مستمر يبلغ حوالي فولت واحد من بطارية ومقياس جهد. [ 27 ] : 135، 137-139

بدأ براون تجاربه على البلورات ككواشف راديوية عام 1899، وفي عام 1906 حصل على براءة اختراع لكاشف غالينا ذي شعيرات قطط في ألمانيا. [ 21 ] وفي عام 1906، اخترع إل دبليو أوستن كاشفًا من السيليكون والتيلوريوم ، [ 51 ] [ 42 ] : 13 وفي عام 1907، اخترع بيكارد كاشف الموليبدينيت ، [ 52 ] وفي عام 1911، اخترع طومسون إتش ليون كاشف السيروسيت . [ 53 ] [ 54 ] وفي ألمانيا، شاع استخدام كاشف التيلوريوم والكربون، المعروف باسم "خلية برونك". [ 54 ] : 89 وفي عام 1908، قام ويتشي توريكاتا في جامعة طوكيو الإمبراطورية بدراسة 200 معدن، ووجد أن الكاسيتريت (أكسيد القصدير)، والبيرولوسيت (ثاني أكسيد المنغنيز)، والزنكيت ، والغالينا، والبيريت معادن حساسة، ثم اختبر جميع عينات المعادن في كلية المعادن، ووجد 34 معدنًا مقومًا. [ 55 ] [ 54 ] : 87-88 حصل على براءة اختراع لجهاز كشف المعادن في عام 1908. [ 56 ] كما درس لي دي فورست وجورج واشنطن بيرس وويليام هنري إيكلز أجهزة كشف المعادن.

تم تسجيل براءة اختراع سلك التلامس الدقيق الشبيه بشعيرات القطط، الذي تم اختراعه في وقت مبكر من تاريخ جهاز الكشف، في عام 1911 بواسطة بيكارد [ 57 ] [ 42 ] : 26

الاستخدام خلال عصر التلغراف اللاسلكي

جهاز استقبال بلوري من نوع ماركوني 106، صُنع بين عامي 1915 و1920 تقريبًا. يظهر الكاشف في أسفل اليمين. وحتى بدء استبداله بالصمام الثلاثي في ​​الحرب العالمية الأولى، كان الكاشف البلوري يُعتبر من أحدث التقنيات.

طوّر غولييلمو ماركوني أول أجهزة إرسال واستقبال عملية للتلغراف اللاسلكي عام 1896، وبدأ استخدام الراديو للاتصالات حوالي عام 1899. استُخدم جهاز الكوهيمر ككاشف خلال السنوات العشر الأولى، حتى حوالي عام 1906. [ 17 ] خلال عصر التلغراف اللاسلكي قبل عام 1920، لم يكن هناك بثّ إذاعي يُذكر ؛ إذ اقتصر استخدام الراديو على خدمة الرسائل النصية المباشرة. وحتى بدء استخدام الصمام الثلاثي المفرغ خلال الحرب العالمية الأولى ، لم تكن أجهزة استقبال الراديو مزودة بمضخمات ، وكانت تعمل فقط بواسطة الموجات الراديوية التي تلتقطها هوائياتها. [ 11 ] اعتمدت الاتصالات اللاسلكية بعيدة المدى على أجهزة إرسال عالية الطاقة (تصل إلى 1 ميغاواط)، وهوائيات سلكية ضخمة، وجهاز استقبال مزود بكاشف حساس. [ 11 ]

في حوالي عام 1907، حلت الكواشف البلورية محل الكواشف المتماسكة والكواشف الإلكتروليتية لتصبح الشكل الأكثر استخدامًا من كواشف الراديو. [ 17 ] [ 58 ] وحتى بدء استخدام الصمام الثلاثي المفرغ خلال الحرب العالمية الأولى، كانت البلورات أفضل تقنية لاستقبال الراديو، حيث استُخدمت في أجهزة استقبال متطورة في محطات التلغراف اللاسلكي، بالإضافة إلى أجهزة راديو بلورية محلية الصنع. [ 59 ] وفي محطات التلغراف اللاسلكي العابرة للمحيطات، استُخدمت أجهزة استقبال بلورية متطورة ذات اقتران حثي، تُغذى بهوائيات سلكية يبلغ طولها أميالًا، لاستقبال حركة البرقيات عبر المحيط الأطلسي. [ 60 ]

أُجريت أبحاث مكثفة لإيجاد كواشف أفضل، وجُرِّبت أنواع عديدة من البلورات. [ 29 ] كان هدف الباحثين إيجاد بلورات مُقوِّمة أقل هشاشة وحساسية للاهتزازات من الغالينا والبيريت. ومن الخصائص المرغوبة الأخرى تحمُّل التيارات العالية؛ إذ تفقد العديد من البلورات حساسيتها عند تعرضها لتفريغات كهربائية جوية من هوائي سلكي خارجي، أو لتيار من مُرسِل شرارة قوي يتسرب إلى المُستقبِل. وقد أثبت الكربورندوم أنه الأفضل من بين هذه البلورات؛ [ 34 ] إذ يُمكنه التقويم عند تثبيته بإحكام بين نقاط تلامس مسطحة. لذلك، استُخدمت كواشف الكربورندوم في محطات الاتصالات اللاسلكية على متن السفن حيث تُسبِّب الأمواج اهتزاز الأرضية، وفي المحطات العسكرية حيث يُتوقع إطلاق النار. [ 4 ] [ 19 ]

في الفترة ما بين عامي 1907 و1909، أجرى جورج واشنطن بيرس في جامعة هارفارد أبحاثًا حول آلية عمل كاشفات البلورات. [ 11 ] [ 44 ] وباستخدام راسم إشارة مصنوع من أنبوب أشعة الكاثود الجديد من تصميم براون ، أنتج بيرس أولى صور الموجات في كاشف عامل، مُثبتًا بذلك أنه يُقوّم موجات الراديو. في تلك الحقبة، وقبل ظهور فيزياء الحالة الصلبة الحديثة ، كان معظم العلماء يعتقدون أن كاشفات البلورات تعمل بتأثير كهروحراري . [ 33 ] ورغم أن بيرس لم يكتشف آلية عملها، إلا أنه أثبت خطأ النظريات السائدة؛ إذ أظهرت موجات راسم الإشارة عدم وجود أي تأخير في الطور بين الجهد والتيار في الكاشف، ما استبعد الآليات الحرارية. وقد أطلق بيرس اسم " مقوم البلورات" على هذه الكاشفات .

بين عامي 1905 و1915 تقريبًا، طُوِّرت أنواع جديدة من أجهزة الإرسال اللاسلكي التي تُنتج موجات جيبية مستمرة ، وهي: مُحوِّل القوس (قوس بولسن) ومولد ألكسندرسون . وقد حلت هذه الأجهزة تدريجيًا محل أجهزة الإرسال الشرارية القديمة ذات الموجات المُخمَّدة . وإلى جانب مداها الأطول، كان بالإمكان تعديل هذه الأجهزة بإشارة صوتية لنقل الصوت عبر تعديل السعة (AM). وقد وُجِد أنه، على عكس المُصلِح المُتماسك، فإن خاصية التقويم في كاشف البلورة تسمح له بفك تشفير إشارة راديو AM، مُنتجًا الصوت. [ 16 ] ورغم أن الكواشف الأخرى المُستخدمة آنذاك، مثل الكاشف الإلكتروليتي وصمام فليمنج والصمام الثلاثي، كانت قادرة أيضًا على تقويم إشارات AM، إلا أن البلورات كانت أبسطها وأرخصها. [ 16 ] ومع تزايد عدد محطات الراديو التي بدأت تجاربها في بث الصوت بعد الحرب العالمية الأولى، قام مجتمع متنامٍ من مُستمعي الراديو ببناء أو شراء أجهزة راديو بلورية للاستماع إليها. [ 16 ] [ 61 ] استمر استخدامها في الازدياد حتى عشرينيات القرن العشرين عندما حلت محلها أجهزة الراديو التي تعمل بالصمامات المفرغة. [ 16 ] [ 61 ]

كريستوداين: ثنائيات مقاومة سالبة

مذبذب ثنائي ذو مقاومة سالبة، صنعه هوغو غيرنسباك عام 1924 وفقًا لتعليمات لوسيف. ويُشار إلى ثنائي الزنكيت ذي نقطة التلامس، الذي يعمل كجهاز فعال، بالرقم (9).

تتميز بعض ثنائيات أشباه الموصلات بخاصية تُسمى المقاومة السالبة ، والتي تعني أن التيار المار فيها يتناقص مع ازدياد الجهد الكهربائي خلال جزء من منحنى التيار-الجهد . وهذا يسمح للثنائي، وهو عادةً جهاز سلبي ، بالعمل كمضخم أو مذبذب . على سبيل المثال، عند توصيله بدائرة رنانة وتطبيق جهد مستمر عليه، يمكن للمقاومة السالبة للثنائي أن تلغي المقاومة الموجبة للدائرة، مما يُنشئ دائرة ذات مقاومة تيار متردد صفرية، حيث تنشأ تيارات متذبذبة تلقائية. وقد لوحظت هذه الخاصية لأول مرة في كواشف بلورية حوالي عام 1909 على يد ويليام هنري إيكلز [ 62 ] [ 63 ] وبيكارد [ 12 ] [ 64 ] . لاحظ الباحثان أنه عند تطبيق جهد مستمر على كواشفهما لتحسين حساسيتها، فإنها أحيانًا ما تُصاب بتذبذبات تلقائية [ 64 ] . مع ذلك، اكتفى هذان الباحثان بنشر تقارير موجزة ولم يتعمقا في دراسة هذه الظاهرة.

كان الفيزيائي الروسي العصامي أوليغ لوسيف أول من استغل المقاومة السالبة عمليًا ، حيث كرس حياته لدراسة كاشفات البلورات. في عام 1922، أثناء عمله في مختبر نيجني نوفغورود الراديوي الجديد ، اكتشف المقاومة السالبة في وصلات التلامس النقطية لأكسيد الزنك (الزنكيت) المتحيزة. [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] أدرك أن بلورات التضخيم يمكن أن تكون بديلاً عن الصمام المفرغ الهش والمكلف والمستهلك للطاقة. استخدم وصلات البلورات ذات المقاومة السالبة المتحيزة لبناء مضخمات الحالة الصلبة ، والمذبذبات ، وأجهزة استقبال الراديو التضخيمية والتجديدية ، وذلك قبل 25 عامًا من اختراع الترانزستور. [ 62 ] [ 66 ] [ 68 ] [ 69 ] لاحقًا، قام ببناء جهاز استقبال سوبر هيتروداين . [ 68 ] مع ذلك، لم تحظَ إنجازاته بالتقدير الكافي نظرًا لنجاح الصمامات المفرغة. أطلق الناشر العلمي هوغو غيرنسباك على تقنيته اسم "كريستوداين" [ 69 ] ، وهو أحد القلائل في الغرب الذين اهتموا بها. بعد عشر سنوات، تخلى عن البحث في هذه التقنية، وطواها النسيان. [ 68 ]

أُعيد اكتشاف الصمام الثنائي ذي المقاومة السالبة مع اختراع الصمام الثنائي النفقي عام 1957، والذي نال عنه ليو إساكي جائزة نوبل في الفيزياء عام 1973. واليوم، تُستخدم الصمامات الثنائية ذات المقاومة السالبة، مثل صمام غان الثنائي وصمام إمبات الثنائي، على نطاق واسع كمذبذبات للموجات الميكروية في أجهزة مثل أجهزة قياس السرعة بالرادار وأجهزة فتح أبواب المرآب .

اكتشاف الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)

في عام ١٩٠٧، لاحظ المهندس البريطاني هنري جوزيف راوند، من شركة ماركوني ، أنه عند تمرير تيار مستمر عبر وصلة تلامس نقطية من كربيد السيليكون (الكاربورندوم)، تنبعث بقعة من الضوء الأخضر أو ​​الأزرق أو الأصفر عند نقطة التلامس. [ ٧٠ ] كان راوند قد صنع صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED). ومع ذلك، اكتفى بنشر ملاحظة موجزة من فقرتين حول هذا الموضوع ولم يجرِ أي بحث إضافي. [ ٧١ ]

أثناء بحثه عن كواشف بلورية في منتصف عشرينيات القرن العشرين في نيجني نوفغورود، اكتشف أوليغ لوسيف بشكل مستقل أن وصلات الكربورندوم والزنكيت المتحيزة تُصدر ضوءًا. [ 70 ] كان لوسيف أول من حلل هذا الجهاز، وبحث في مصدر الضوء، واقترح نظرية لكيفية عمله، وتصور تطبيقات عملية له. [ 70 ] نشر تجاربه عام 1927 في مجلة روسية، [ 72 ] وتشكل الأوراق البحثية الست عشرة التي نشرها عن الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) بين عامي 1924 و1930 دراسة شاملة لهذا الجهاز. أجرى لوسيف بحثًا مستفيضًا في آلية انبعاث الضوء. [ 68 ] [ 70 ] [ 73 ] قاس معدلات تبخر البنزين من سطح البلورة، ووجد أنها لا تتسارع عند انبعاث الضوء، مستنتجًا أن التلألؤ كان ضوءًا "باردًا" غير ناتج عن تأثيرات حرارية. [ 68 ] [ 73 ] وضع لوسيف نظرية صحيحة مفادها أن تفسير انبعاث الضوء يكمن في علم ميكانيكا الكم الجديد ، [ 68 ] متكهناً بأنه عكس التأثير الكهروضوئي الذي اكتشفه ألبرت أينشتاين عام 1905. [ 70 ] [ 74 ] راسل لوسيف أينشتاين بشأن ذلك، لكنه لم يتلقَّ رداً. [ 70 ] [ 74 ] صمم لوسيف مصابيح كهروضوئية عملية من كربيد السيليكون، لكنه لم يجد من يهتم بإنتاج هذه المصادر الضوئية الضعيفة تجارياً.

توفي لوسيف في الحرب العالمية الثانية. ويعود ذلك جزئياً إلى نشر أبحاثه باللغتين الروسية والألمانية، وجزئياً إلى افتقاره للشهرة (إذ حالت ولادته في الطبقة العليا دون حصوله على تعليم جامعي أو ترقي وظيفي في المجتمع السوفيتي ، فلم يشغل قط منصباً رسمياً أعلى من فني)، لذا فإن أعماله غير معروفة على نطاق واسع في الغرب. [ 70 ]

الاستخدام خلال عصر البث

عائلة تستمع إلى أولى البث الإذاعي على راديو بلوري في عام 1922. وبما أن أجهزة الراديو البلورية لا يمكنها تشغيل مكبرات الصوت، فيجب عليهم مشاركة سماعات الأذن.
بعد عام 1920، أصبح الراديو البلوري بديلاً رخيصاً للراديو بالنسبة للشباب والفقراء.
كاشف كربيد السيليكون (في الأعلى) مع بطارية تحيز مستخدمة في أجهزة الراديو ذات الأنابيب المفرغة من عام 1925

في عشرينيات القرن العشرين، حلّت الصمامات المفرغة ثلاثية التضخيم ، التي اخترعها لي دي فورست عام 1907 ، محلّ التقنيات السابقة في أجهزة إرسال واستقبال الراديو. [ 75 ] وظهر بثّ الراديو بتقنية AM بشكل عفويّ حوالي عام 1920، وانتشر الاستماع إلى الراديو انتشارًا واسعًا ليصبح هوايةً شائعةً للغاية. وكان جمهور المستمعين الأوائل لمحطات البثّ الجديدة في الغالب من مالكي أجهزة الراديو البلورية، لأنّ العديد من المستهلكين لم يكونوا قادرين على شراء أجهزة الراديو الجديدة ذات الصمامات المفرغة. [ 16 ] [ 42 ] : 32 [ 50 ] ولكن نظرًا لافتقارها إلى التضخيم، كان لا بدّ من الاستماع إلى أجهزة الراديو البلورية باستخدام سماعات الأذن، ولم تكن تستقبل سوى المحطات المحلية القريبة. أما أجهزة الراديو ذات الصمامات المفرغة المُضخّمة، التي بدأ إنتاجها بكميات كبيرة عام 1921، فقد تميّزت بنطاق استقبال أوسع، ولم تكن تتطلّب ضبطًا دقيقًا، كما أنّها تُنتج طاقة صوتية كافية لتشغيل مكبّرات الصوت ، ممّا يسمح لجميع أفراد العائلة بالاستماع معًا براحة، أو الرقص على أنغام موسيقى عصر الجاز. [ 16 ]

لذا، خلال عشرينيات القرن العشرين، حلت أجهزة استقبال الصمامات المفرغة محل أجهزة الراديو البلورية في جميع المنازل باستثناء المنازل الفقيرة. [ 7 ] [ 16 ] [ 76 ] وكانت محطات التلغراف اللاسلكي التجارية والعسكرية قد تحولت بالفعل إلى أجهزة استقبال الصمامات المفرغة الأكثر حساسية. وقد وضعت الصمامات المفرغة حدًا لتطوير كاشفات البلورات. لطالما شكل الأداء المتقلب وغير الموثوق لكاشف البلورات عائقًا أمام قبوله كمكون قياسي في أجهزة الراديو التجارية [ 1 ] وكان أحد أسباب استبداله السريع. كتب فريدريك سيتز، أحد أوائل الباحثين في مجال أشباه الموصلات: [ 13 ]

لقد أثر هذا التباين، الذي يقترب مما بدا غامضاً، على التاريخ المبكر لأجهزة الكشف البلورية، وجعل العديد من خبراء الصمامات المفرغة من جيل لاحق يعتبرون فن تقويم البلورات أمراً غير جدير بالثقة.

أصبح الراديو البلوري جهاز استقبال بديلاً رخيصًا يُستخدم في حالات الطوارئ ومن قِبل الأشخاص الذين لا يستطيعون شراء أجهزة الراديو الأنبوبية: [ 7 ] المراهقون، والفقراء، وسكان الدول النامية. [ 61 ] وظل بناء جهاز راديو بلوري مشروعًا تعليميًا شائعًا لتعريف الناس بالراديو، تستخدمه منظمات مثل الكشافة . [ 16 ] وأصبح كاشف الغالينا، وهو النوع الأكثر استخدامًا بين الهواة، [ 4 ] الكاشف الوحيد تقريبًا المستخدم في أجهزة الراديو البلورية منذ ذلك الحين. [ 22 ] [ 23 ] وشهدت وصلة الكربورندوم بعض الاستخدام ككاشف في أجهزة الراديو الأنبوبية المبكرة لأنها كانت أكثر حساسية من كاشف تسرب الشبكة الثلاثي . واحتُفظ بأجهزة الراديو البلورية كأجهزة راديو احتياطية للطوارئ على متن السفن. وخلال الحرب العالمية الثانية في أوروبا التي احتلتها النازية، استُخدم الراديو كجهاز راديو سري سهل الصنع والإخفاء من قِبل جماعات المقاومة. [ 61 ] وبعد الحرب العالمية الثانية، جعل تطوير ثنائيات أشباه الموصلات الحديثة كاشف الغالينا من نوع "شعيرات القط" عتيقًا. [ 61 ]

تطوير نظرية تقويم أشباه الموصلات

تعمل أجهزة أشباه الموصلات ، مثل كاشف البلورات، وفقًا لمبادئ ميكانيكا الكم ؛ ولا يمكن تفسير طريقة عملها بالفيزياء الكلاسيكية . شكّل ظهور ميكانيكا الكم في عشرينيات القرن العشرين الأساس اللازم لتطوير فيزياء أشباه الموصلات في ثلاثينيات القرن نفسه، حيث توصل الفيزيائيون إلى فهم كيفية عمل كاشف البلورات. [ 77 ] استُخدمت الكلمة الألمانية " halbleiter "، والتي تُترجم إلى الإنجليزية بمعنى " شبه موصل "، لأول مرة عام 1911 لوصف المواد التي تقع موصليتها بين الموصلات والعوازل ، مثل البلورات في كواشف البلورات. [ 78 ] طبّق فيليكس بلوخ ورودولف بيرلز، حوالي عام 1930، ميكانيكا الكم لوضع نظرية حول كيفية حركة الإلكترونات عبر البلورة. [ 78 ] وفي عام 1931، وضع آلان ويلسون نظرية نطاقات الكم التي تفسر الموصلية الكهربائية للمواد الصلبة. [ 77 ] [ 78 ] ابتكر فيرنر هايزنبرغ فكرة الثقب ، وهو فراغ في الشبكة البلورية حيث يجب أن يكون الإلكترون، والذي يمكنه التحرك حول الشبكة مثل جسيم موجب؛ كل من الإلكترونات والثقوب توصل التيار في أشباه الموصلات.

حدث تقدم كبير عندما أُدرك أن خاصية التقويم في أشباه الموصلات البلورية لا تعود إلى البلورة وحدها، بل إلى وجود ذرات شوائب في الشبكة البلورية. [ 79 ] في عام 1930، أثبت برنارد غودن وويلسون أن التوصيل الكهربائي في أشباه الموصلات ناتج عن شوائب ضئيلة في البلورة. فشبه الموصل "النقي" لا يتصرف كشبه موصل، بل كعازل ( عند درجات الحرارة المنخفضة). [ 77 ] ويُعزى التباين الكبير في نشاط قطع البلورة المختلفة عند استخدامها في كاشف، ووجود "مواقع نشطة" على سطحها، إلى الاختلافات الطبيعية في تركيز هذه الشوائب في جميع أنحاء البلورة. وقد لاحظ والتر براتين ، الحائز على جائزة نوبل والمخترع المشارك للترانزستور، ما يلي: [ 79 ]

في ذلك الوقت، كان بإمكانك الحصول على قطعة من السيليكون... ضع شعرة قطة على نقطة معينة، وستصبح نشطة للغاية وتُقوّم التيار بشكل ممتاز في اتجاه واحد. حركها قليلاً - ربما جزءًا صغيرًا، جزءًا من ألف من البوصة - وقد تجد نقطة نشطة أخرى، ولكن هنا سيُقوّم التيار في الاتجاه المعاكس.

كانت المواد الكيميائية "ذات النقاء المعدني" التي استخدمها العلماء لصنع بلورات كاشف تجريبية اصطناعية تحتوي على حوالي 1% من الشوائب، وهي المسؤولة عن هذه النتائج غير المتسقة. [ 79 ] خلال ثلاثينيات القرن العشرين، طُوّرت طرق تكرير أفضل تدريجيًا، [ 7 ] مما مكّن العلماء من إنتاج بلورات أشباه موصلات فائقة النقاء، حيث أدخلوا إليها كميات مضبوطة بدقة من العناصر النزرة (المعروفة بالتطعيم ). [ 79 ] وقد أدى ذلك لأول مرة إلى إنتاج وصلات أشباه موصلات ذات خصائص موثوقة وقابلة للتكرار، مما سمح للعلماء باختبار نظرياتهم، وجعل لاحقًا تصنيع الثنائيات الحديثة ممكنًا.

طُوِّرت نظرية التقويم في وصلة المعدن-شبه الموصل، من النوع المستخدم في كاشف شعيرات القطط، بشكل مستقل عام 1938 من قِبَل والتر شوتكي [ 80 ] في مختبر أبحاث سيمنز وهالسكه في ألمانيا، ونيفيل موت [ 81 ] في جامعة بريستول بالمملكة المتحدة. [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] حصل موت على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1977. وفي عام 1949، في مختبرات بيل ، اشتق ويليام شوكلي معادلة شوكلي للثنائي ، التي تُعطي منحنى التيار-الجهد الأسي غير الخطي لكاشف بلوري، والذي لاحظه العلماء منذ براون وبوز، وهو المسؤول عن التقويم. [ 77 ]

ثنائي سيليكون 1N23. شبكة 1/4 بوصة.

أولى الثنائيات الحديثة

الصمام الثنائي الحديث ذو نقطة التلامس

أدى تطوير تقنية الموجات الميكروية خلال ثلاثينيات القرن العشرين، وصولًا إلى الحرب العالمية الثانية، لاستخدامها في الرادار العسكري ، إلى إعادة إحياء كاشف البلورات ذي التلامس النقطي. [ 7 ] [ 49 ] [ 79 ] تطلبت أجهزة استقبال رادار الموجات الميكروية جهازًا غير خطي يعمل كخلاط ، لمزج إشارة الموجات الميكروية الواردة مع إشارة مذبذب محلي ، وذلك لخفض تردد إشارة الموجات الميكروية إلى تردد وسيط (IF) أقل، حيث يمكن تضخيمها. [ 79 ] لم تتمكن الصمامات المفرغة المستخدمة كخلاطات عند الترددات المنخفضة في أجهزة الاستقبال فائقة التغاير من العمل عند ترددات الموجات الميكروية بسبب السعة الزائدة. في منتصف ثلاثينيات القرن العشرين، اشترى جورج ساوثوورث، في مختبرات بيل ، والذي كان يعمل على هذه المشكلة، كاشفًا قديمًا لشعيرات القطط، ووجد أنه يعمل عند ترددات الموجات الميكروية. [ 7 ] [ 79 ] توصل هانز هولمان في ألمانيا إلى الاكتشاف نفسه. [ 7 ] أطلق مختبر الإشعاع في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مشروعًا لتطوير ثنائيات كاشفة للموجات الميكروية، مع التركيز على السيليكون، الذي يتمتع بأفضل خصائص الكشف. [ 7 ] وبحلول عام 1942 تقريبًا، بدأ الإنتاج الضخم لكواشف بلورات السيليكون ذات التلامس النقطي لأجهزة استقبال الرادار، مثل 1N21 و1N23، والتي تتكون من شريحة من بلورة السيليكون المطعمة بالبورون مع طرف سلك من التنجستن مضغوط عليها بإحكام. لم يكن تلامس "شعيرة القط" يتطلب أي تعديل، وكانت هذه وحدات محكمة الإغلاق. أنتج برنامج تطوير موازٍ ثانٍ في جامعة بيردو ثنائيات الجرمانيوم . [ 7 ] لا تزال هذه الثنائيات ذات التلامس النقطي تُصنع، ويمكن اعتبارها أولى الثنائيات الحديثة.

بعد الحرب، استُبدلت كاشفات شعيرات القطط المصنوعة من الغالينا بثنائيات الجرمانيوم في أجهزة الراديو البلورية القليلة التي كانت تُصنع آنذاك. تتميز ثنائيات الجرمانيوم بحساسية أعلى من ثنائيات السيليكون في الكشف، نظرًا لانخفاض جهد الانحياز الأمامي للجرمانيوم مقارنةً بالسيليكون (0.4 مقابل 0.7 فولت). ولا تزال بعض كاشفات شعيرات القطط المصنوعة من الغالينا تُصنع حتى اليوم، ولكن فقط لأجهزة الراديو البلورية القديمة المُقلدة أو الأجهزة المستخدمة في تعليم العلوم.

أصبح الصمام الثنائي 1N34، الذي طرحته شركة سيلفانيا عام 1946 (وتبعه لاحقًا الصمام الثنائي 1N34A)، أحد أكثر الصمامات الثنائية استخدامًا في كاشفات البلورات. كما تميز الصمام الثنائي 1N34 بانخفاض تكلفته وكفاءته العالية، ما أتاح استخدامه كصمام ثنائي للأغراض العامة. [ 82 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 براون، أغنيس؛ براون، إرنست؛ ماكدونالد، ستيوارت (1982). ثورة مصغرة: تاريخ وتأثير إلكترونيات أشباه الموصلات . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 11-12 . ISBN  978-0521289030.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 سيفرز، موريس ل. (1995). كريستال كلير: أطقم الكريستال الأمريكية القديمة، وأجهزة الكشف عن الكريستال، والكريستالات، المجلد 1. دار سونوران للنشر. الصفحات 3-5 . ISBN  978-1886606012.
  3. ↑ هيكمان، إيان (1999). الإلكترونيات التناظرية . نيونس. ص 46. ISBN  978-0750644167.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 لي، توماس هـ . (2004). هندسة الموجات الميكروية المستوية: دليل عملي للنظرية والقياس والدوائر، المجلد 1. مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 4-9 ، 297-300 . ISBN  978-0521835268.
  5. 1 2 براءة اختراع أمريكية رقم 1,104,073 غرينليف ويتير بيكارد، كاشف للتلغراف اللاسلكي والهاتف ، تاريخ الإيداع: 21 يونيو 1911، تاريخ المنح: 21 يوليو 1914
  6. 1 2 3 أورتون، جون دبليو. (2004). قصة أشباه الموصلات . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 20-23 . ISBN  978-0198530831.
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 سيتز، فريدريك؛ إينسبروش، نورمان (4 مايو 1998). التاريخ المتشابك للسيليكون في الإلكترونيات . علم وتكنولوجيا مواد السيليكون: وقائع الندوة الدولية الثامنة حول علم وتكنولوجيا مواد السيليكون، المجلد 1. سان دييغو: الجمعية الكهروكيميائية. الصفحات 73-74 . ISBN  9781566771931تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يونيو 2018 .
  8. 1 2 لي، توماس هـ. (2004). هندسة الموجات الميكروية المستوية: دليل عملي للنظرية والقياس والدوائر، المجلد 1. مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 4-5 . ISBN  978-0521835268.
  9. 1 2 براءة اختراع أمريكية رقم 755,840، جاغاديس تشوندر بوس، كاشف للاضطرابات الكهربائية ، تاريخ الإيداع: 30 سبتمبر 1901، تاريخ المنح: 29 مارس 1904
  10. 1 2 3 4 براءة اختراع أمريكية رقم 836,531 غرينليف ويتير بيكارد، وسيلة لاستقبال المعلومات المنقولة عبر الموجات الكهربائية ، تاريخ الإيداع: 30 أغسطس 1906، تاريخ المنح: 20 نوفمبر 1906
  11. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 دوغلاس، آلان (أبريل 1981). "كاشف البلورات". مجلة IEEE Spectrum . 18 (4): 64-69 . doi : 10.1109/MSPEC.1981.6369482 . hdl : 10366/158938 . ISSN 0018-9235 . S2CID 44288637 .  مؤرشف: الجزء 1 ، الجزء 2 ، الجزء 3 ، الجزء 4
  12. 1 2 3 4 5 6 7 بيكارد، غرينليف ويتير (أغسطس 1919). "كيف اخترعتُ كاشف البلورات" (ملف PDF) . مجلة التجارب الكهربائية . 7 (4): 325-330 ، 360. تاريخ الاطلاع: 13 يونيو 2016 .
  13. 1 2 3 ريوردان، مايكل ؛ ليليان هوديسون (1988). نار الكريستال: اختراع الترانزستور وولادة عصر المعلومات . الولايات المتحدة الأمريكية: دبليو دبليو نورتون وشركاه . الصفحات 19-21 ، 92. ISBN  978-0-393-31851-7.
  14. 1 2 3 باسالا، جورج (1988). تطور التكنولوجيا . المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ص 44-45 . ISBN  978-0-521-29681-6.
  15. ↑ وينستون، برايان (2016). سوء فهم وسائل الإعلام . روتليدج. ص 256-259 . ISBN  978-1315512198.
  16. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ستيرلينغ، كريستوفر هـ.؛ أوديل، كاري (2010). الموسوعة الموجزة للإذاعة الأمريكية . روتليدج. ص 199-201 . ISBN  978-1135176846.
  17. ١ ٢ ٣ "...استُخدمت كواشف الكريستال [في أجهزة الاستقبال] بأعداد أكبر من أي نوع آخر من الكواشف منذ حوالي عام ١٩٠٧." ماريوت، روبرت هـ. (١٧ سبتمبر ١٩١٥). "تطوير الراديو في الولايات المتحدة" . وقائع معهد مهندسي الراديو . ٥ (٣): ١٨٤. doi : 10.1109/jrproc.1917.217311 . S2CID 51644366. تاريخ الاسترجاع: ١٩ يناير ٢٠١٠ . 
  18. ↑ المكتب الوطني الأمريكي للمعايير (مارس 1918). التعميم رقم 74: أجهزة وقياسات الراديو . واشنطن العاصمة: مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي. ص 105. 
  19. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ مكتب المعايير الأمريكي ( ١٩٢٢ ) . المبادئ الأساسية للاتصالات اللاسلكية، الطبعة الثانية (كتيب الاتصالات اللاسلكية رقم ٤٠) . فيلق الإشارة بالجيش الأمريكي. الصفحات ٤٣٣-٤٣٩ . 
  20. 1 2 بوخر، إلمر يوستيس (1920). دليل تجارب اللاسلكي . نيويورك: دار النشر اللاسلكية. ص 167. 
  21. 1 2 براءة الاختراع الألمانية 178871 كارل فرديناند براون، Wellenempfindliche Kontaktstel ، قدم: 18 فبراير 1906، منحت: 22 أكتوبر 1906
  22. 1 2 3 4 5 6 7 هيرش، ويليام كروفورد (يونيو 1922). "أجهزة الراديو - ممّا تُصنع؟" . السجل الكهربائي . 31 (6): 393-394 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 يوليو 2018 .
  23. 1 2 3 كوكادي، لورانس م. (1922). الاتصالات اللاسلكية للجميع . نيويورك: شركة فريدريك أ. ستوكس. ص 94. 
  24. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ستانلي، روبرت (1919). كتاب التلغراف اللاسلكي، المجلد 1: النظرية العامة والتطبيق . لندن: لونجمانز، جرين وشركاه. الصفحات 311-318 . 
  25. ↑ « كاشف شعيرات القطة هو ثنائي تلامس نقطي بدائي. وصلة التلامس النقطي هي أبسط تطبيق لثنائي شوتكي، وهو جهاز حاملات أغلبية يتكون من وصلة بين معدن وشبه موصل. » شو، رايلي (أبريل 2015). «كاشف شعيرات القطة» . مدونة رايلي شو الشخصية . تم الاطلاع عليه في 1 مايو 2018 .
  26. 1 2 3 ليسكاربورا، أوستن سي. (1922). الراديو للجميع . نيويورك: شركة ساينتفك أمريكان للنشر. ص 144-146 . 
  27. 1 2 بوخر، إلمر يوستيس (1920). دليل مُجرِّب اللاسلكي . دار النشر اللاسلكية. ص 164. 
  28. 1 2 3 4 مورغان، ألفريد باول (1914). بناء التلغراف اللاسلكي للهواة، الطبعة الثالثة . نيويورك: شركة دي. فان نوستراند. الصفحات 198-199 . 
  29. 1 2 إيدلمان، فيليب إي. (1920). محطات لاسلكية تجريبية . نيويورك: شركة نورمان دبليو هينلي للنشر. ص 258-259 . 
  30. ↑ كول، آرثر ب. (1913). تشغيل جهاز التلغراف اللاسلكي . نيويورك: كول ومورغان. ص 15. 
  31. ↑ سيفرز، موريس ل. (2008). كريستال كلير: أطقم الكريستال الأمريكية القديمة، وأجهزة الكشف عن الكريستال، والكريستالات . دار سونوران للنشر. ص 6. ISBN  978-1-886606-01-2.
  32. 1 2 براءة اختراع أمريكية رقم 837,616 لهنري إتش سي دانوودي، نظام التلغراف اللاسلكي ، تاريخ الإيداع: 23 مارس 1906، تاريخ المنح: 4 ديسمبر 1906
  33. 1 2 3 4 5 كولينز، آرتشي فريدريك (16 مارس 1907). "كواشف الكربورندوم والسيليكون للتلغراف اللاسلكي" . مجلة ساينتفك أمريكان . 96 (11). مون وشركاه: 234. doi : 10.1038/scientificamerican03161907-234 . تاريخ الاسترجاع: 31 يوليو 2020 .
  34. 1 2 3 4 5 6 7 بوخر، إلمر يوستيس (1921). التلغراف اللاسلكي العملي: كتاب دراسي كامل لطلاب الاتصالات اللاسلكية . نيويورك: دار النشر اللاسلكية، الصفحات 135، 139-140 . 
  35. ↑ بيرس، جورج واشنطن (1910). مبادئ التلغراف اللاسلكي . نيويورك: شركة ماكجرو هيل للنشر. الصفحات 160-162 . 
  36. 1 2 براءة اختراع أمريكية رقم 912,726 غرينليف ويتير بيكارد، جهاز استقبال التذبذب ، تاريخ الإيداع: 15 سبتمبر 1908، تاريخ المنح: 16 فبراير 1909
  37. ↑ مورغان، ألفريد باول (1914). بناء التلغراف اللاسلكي للهواة، الطبعة الثالثة . نيويورك: شركة دي. فان نوستراند.، ص 135، الشكل 108
  38. ↑ لي، توماس هـ. " تاريخ غير خطي للراديو". تصميم الدوائر المتكاملة للترددات الراديوية بتقنية CMOS (ملف PDF) . ص 5. OCLC 247748263. مؤرشف (PDF) من الأصل في 6 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه في 8 أغسطس 2023. على أي حال ، يمكننا أن نرى كيف تطور الرمز الحديث للدايود من تصوير هذا الترتيب المادي، حيث يمثل السهم نقطة اتصال الشعيرة، كما هو موضح في الشكل.  
  39. 1 2 3 4 فيليبس، فيفيان ج. (1980). أجهزة الكشف المبكرة عن الموجات الراديوية . لندن: معهد المهندسين الكهربائيين. ص 18-21 . ISBN  978-0906048245.
  40. ↑ أيتكن، هيو جي جي (2014). الموجة المستمرة: التكنولوجيا والإذاعة الأمريكية، 1900-1932 . مطبعة جامعة برينستون. الصفحات 4-7 ، 32-33 . ISBN  978-1400854608.
  41. 1 2 فيليبس، فيفيان ج. (1980). أجهزة الكشف المبكرة عن الموجات الراديوية . لندن: معهد المهندسين الكهربائيين. الصفحات 205-209، 212. ISBN  978-0906048245.
  42. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 كينزي، بنسيلفانيا (1996). راديو كريستال: التاريخ والأساسيات والتصميم (PDF) . جمعية مجموعة Xtal. رقم ISBN 1887736050.
  43. ^ Braun، F. (1874)، “Ueber die Stromleitung durch Schwefelmetalle” [ على التوصيل الحالي من خلال كبريتيدات المعادن ] ، Annalen der Physik und Chemie (في المانيا)، 153 (4): 556–563 ، بيب كود : 1875AnP...229..556B ، دوى : 10.1002/وp.18752291207
  44. 1 2 3 بيرس، جورج و. (يوليو 1907). "مقومات بلورية للتيارات الكهربائية والتذبذبات الكهربائية، الجزء 1: كربيد السيليكون" . مجلة Physical Review . 25 (1): 31-60 . Bibcode : 1907PhRvI..25...31P . doi : 10.1103/physrevseriesi.25.31 . تاريخ الاسترجاع: 25 يوليو 2018 .
  45. ↑ إيمرسون، د. ت. (ديسمبر 1997). "أعمال جاغاديش تشاندرا بوس: 100 عام من أبحاث الموجات المليمترية" . معاملات IEEE في نظرية وتقنيات الموجات الدقيقة . 45 (12): 2267-2273 . رمز Bibcode : 1997ITMTT..45.2267E . doi : 10.1109/22.643830 . تاريخ الاسترجاع: 29 يوليو 2018 .أُعيد نشرها أيضًا على موقع IndianDefense، وتم أرشفتها بتاريخ 9 أغسطس 2018 في أرشيف Wayback Machine.
  46. 1 2 3 4 ساركار، تابان ك.؛ سينغوبتا، ديباك ل. "تقديرًا لعمل جيه سي بوس الرائد في مجال الموجات المليمترية والميكروويف" في ساركار، تي كيه ؛ مايلو، روبرت؛ أولينر، آرثر أ. (2006). تاريخ اللاسلكي . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0471783015.
  47. ↑ بوز، جاغاديش تشاندرا (يناير 1899). "حول اللمس الكهربائي والتغيرات الجزيئية التي تُحدثها الموجات الكهربائية في المادة". وقائع الجمعية الملكية في لندن . 66 ( 424-433 ): 452-474 . Bibcode : 1899RSPS...66..452C . doi : 10.1098/rspl.1899.0124 . S2CID 121203904 . 
  48. ↑ "جرينليف ويتير بيكارد" . موسوعة بريتانيكا على الإنترنت . شركة موسوعة بريتانيكا، 2018. تاريخ الاسترجاع: 31 يوليو 2018 .
  49. 1 2 3 روير، تي جي (2012). أجهزة إلكترونية تعمل بالميكروويف . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 5-7 . ISBN  978-1461525004.
  50. 1 2 سوينيارد، ويليام أو. (مايو 1962). "تطور فن استقبال الراديو من أوائل عشرينيات القرن العشرين إلى الوقت الحاضر" . وقائع معهد مهندسي الراديو . 50 (5). معهد مهندسي الراديو: 793-794 . تم الاطلاع عليه في 8 مايو 2025 .
  51. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 846,081 لويس دبليو أوستن، "جهاز استقبال"، تاريخ الإيداع: 27 أكتوبر 1906، تاريخ المنح: 5 مارس 1907
  52. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 904,222 غرينليف ويتير بيكارد، "وسائل كشف التذبذب لاستقبال المعلومات المنقولة عبر الموجات الكهربائية"، تاريخ الإيداع: 11 مارس 1907، تاريخ المنح: 17 نوفمبر 1908
  53. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 1,008,977، تومسون هاريس ليون، "كاشف الموجات"، تاريخ الإيداع: 12 أكتوبر 1911، تاريخ المنح: 14 نوفمبر 1911
  54. 1 2 3 بليك، جي جي (1926). تاريخ التلغراف اللاسلكي والهاتف (ملف PDF) . لندن: راديو برس المحدودة. ص 89. 
  55. ^ توريكاتا، ويتشي (16 سبتمبر 1910). "نظام تيشينشو" . الكهربائي . 65 (23). لندن : 940 – 944 . تم الاسترجاع 10 يونيو 2025 .
  56. ^ براءة الاختراع اليابانية رقم 15345، ويتشي توريكاتا، “جهاز كوسيكي (أو كاشف المعادن)”، قدم: 12 أغسطس 1908، منحت: 8 ديسمبر 1908
  57. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 1,104,073 غرينليف ويتير بيكارد، "كاشف للتلغراف والهاتف اللاسلكيين"، تاريخ الإيداع: 21 يونيو 1911، تاريخ المنح: 21 يوليو 1914
  58. ↑ ذكرت طبعة عام 1911 من دليل البحرية الأمريكية للراديو ما يلي: " لا يوجد حاليًا سوى نوعين من أجهزة الكشف قيد الاستخدام: أجهزة الكشف البلورية أو التقويمية، وأجهزة الكشف الإلكتروليتية. أما أجهزة الكشف المتماسكة والميكروفونات [نوع آخر من أجهزة الكشف المتماسكة] فهي قديمة الطراز عمليًا، ولم يتم تركيب سوى عدد قليل نسبيًا من أجهزة الكشف المغناطيسية وأجهزة الكشف الأوديونية أو الصمامية [الثلاثية]" روبيسون، صموئيل شيلبورن (1911). دليل التلغراف اللاسلكي لاستخدام كهربائيي البحرية، الطبعة الثانية . واشنطن العاصمة: معهد البحرية الأمريكية. ص 128. 
  59. ↑ ذكرت طبعة عام 1913 من دليل البحرية الأمريكية للراديو ما يلي: " يُستخدم حاليًا نوع واحد فقط من أجهزة الكشف: البلورة. أصبحت أجهزة الكشف المتماسكة والميكروفونات قديمة عمليًا، ولم يتم تركيب سوى عدد قليل نسبيًا من أجهزة الكشف المغناطيسية وأجهزة الكشف الأودية أو الصمامية (الثلاثية)" فيليبس، فيفيان ج. (1980). أجهزة الكشف المبكرة عن الموجات الراديوية . لندن: معهد المهندسين الكهربائيين. ص 212. ISBN  978-0906048245.
  60. ↑ استخدم ماركوني كاشفات كربيد السيليكون بدءًا من عام 1907 تقريبًا في أول وصلة لاسلكية تجارية عبر المحيط الأطلسي بين نيوفاوندلاند، كندا، وكليفتون، أيرلندا. بيوشامب، كين (2001). تاريخ التلغراف . معهد المهندسين الكهربائيين. ص 191. ISBN  978-0852967928.
  61. 1 2 3 4 5 كرادوك، كريستين د. (24 مارس 1987). "راديو الكريستال: دراسة تاريخية" (ملف PDF) . أطروحة شرف. جامعة بول ستيت، مونسي، إنديانا . تاريخ الاطلاع: 2 أغسطس 2018 .
  62. 1 2 غريبينيكوف، أندريه (2011). تصميم أجهزة إرسال الترددات الراديوية والميكروويف . جون وايلي وأولاده. ص 4. ISBN  978-0470520994تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 2016-09-17 .
  63. ↑ بيكارد، غرينليف دبليو. (يناير 1925). "اكتشاف البلورة المتذبذبة" (ملف PDF) . أخبار الراديو . 6 (7): 1166. تم الاطلاع عليه في 15 يوليو 2014 .
  64. 1 2 3 وايت، توماس هـ. (2003). "القسم 14 - تطوير الصوت الموسع وأنابيب التفريغ (1917-1924)" . تاريخ الراديو المبكر في الولايات المتحدة . earlyradiohistory.us . تم الاطلاع عليه في 23 سبتمبر 2012 .
  65. ↑ لوسيف، أو. في. (يناير 1925). "البلورات المتذبذبة" (ملف PDF) . أخبار الراديو . 6 (7): 1167، 1287. تم الاطلاع عليه في 15 يوليو 2014 .
  66. 1 2 جابل، فيكتور (1 أكتوبر 1924). "البلورة كمولد ومضخم" (ملف PDF) . مجلة العالم اللاسلكي ومراجعة الراديو . 15 : 2-5 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 23 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2014 .
  67. ↑ بن مناحيم، آري (2009). الموسوعة التاريخية للعلوم الطبيعية والرياضية، المجلد 1. سبرينغر. ص 3588. ISBN  978-3540688310تمت أرشفة النسخة الأصلية بتاريخ 23-11-2017 .
  68. 1 2 3 4 5 6 7 لي، توماس هـ. (2004). تصميم الدوائر المتكاملة للترددات الراديوية بتقنية CMOS، الطبعة الثانية . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 20. ISBN  9780521835398.
  69. 1 2 جيرنسباك ، هوغو (سبتمبر 1924). "اختراع راديو مثير" . أخبار الإذاعة : 291.و "مبدأ كريستوداين" ، أخبار الراديو ، سبتمبر 1924، الصفحات 294-295، 431.
  70. 1 2 3 4 5 6 7 زيلوديف، نيكولاي (أبريل 2007). "حياة وأزمنة الصمام الثنائي الباعث للضوء - تاريخ يمتد لمئة عام" (ملف PDF) . مجلة Nature Photonics . 1 (4): 189-192 . Bibcode : 2007NaPho...1..189Z . doi : 10.1038/nphoton.2007.34 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 31 مارس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 أبريل 2007 .
  71. ↑ راوند، هنري ج. (9 فبراير 1907). "ملاحظة حول كربيد السيليكون" . عالم الكهرباء . 49 (6): 309. تم الاطلاع عليه في 1 سبتمبر 2014 .
  72. ^ لوسيف ، أو في (1927). "جهاز كشف الكاربوروندوم المضيء وكشفه بالكريستال" [ جهاز كشف الكاربوروندوم المضيء وكشفه بالبلورات ] . التلغراف والهاتف بدون برودوف (الإبراق اللاسلكي والمهاتفة) . 5 (44): 485- 494.نُشرت النسخة الإنجليزية بعنوان: Lossev, OV (نوفمبر 1928). "كاشف كربيد السيليكون المضيء وتأثير الكشف والتذبذبات مع البلورات". المجلة الفلسفية . السلسلة 7. 5 (39): 1024-1044 . doi : 10.1080/14786441108564683 .
  73. 1 2 شوبرت، إي. فريد (2003). الثنائيات الباعثة للضوء . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 2-3 . ISBN  978-0521533515.
  74. 1 2 غراهام، لورين (2013). أفكار وحيدة: هل تستطيع روسيا المنافسة؟ مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 62-63 . ISBN  978-0262019798.
  75. ↑ ذكرت طبعة عام 1918 من دليل البحرية الأمريكية للراديو ما يلي: " يوجد نوعان من الكواشف قيد الاستخدام حاليًا: الأودون (الصمام الثلاثي) وكاشف الكريستال أو الكاشف المقوم. أما الكواشف المتماسكة والميكروفونات (نوع آخر من الكواشف المتماسكة) فقد أصبحت قديمة عمليًا... لكن استخدام الأودون... آخذ في الازدياد. " روبيسون، صموئيل شيلبورن (1918). دليل التلغراف اللاسلكي لاستخدام كهربائيي البحرية، الطبعة الرابعة . واشنطن العاصمة: معهد البحرية الأمريكية. ص 156. 
  76. ↑ ذكر "دليل الأميرالية البريطانية للتلغراف اللاسلكي" الصادر عام 1920 ما يلي: " يتم استبدال كاشفات البلورات بكاشفات الصمامات [الثلاثية] التي تتميز بثباتها وسهولة ضبطها، فضلاً عن كونها أكثر كفاءة بشكل عام ". وذكرت طبعة عام 1925 أن الصمامات " تحل محل البلورات في جميع الأغراض العادية ". فيليبس ، فيفيان ج. (1980). كاشفات الموجات الراديوية المبكرة . لندن: معهد المهندسين الكهربائيين. ص 212. ISBN  978-0906048245.
  77. 1 2 3 4 5 لوكاسياك، ليديا؛ جاكوبوفسكي، أندريه (يناير 2010). "تاريخ أشباه الموصلات" (ملف PDF) . مجلة الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات . ISSN 1509-4553 . تاريخ الاطلاع: 2 أغسطس 2018 . 
  78. 1 2 3 4 "1931: نُشرت "نظرية أشباه الموصلات الإلكترونية" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب. 2018. تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2018 .
  79. 1 2 3 4 5 6 7 8 ريوردان، مايكل ؛ ليليان هوديسون (1988). نار الكريستال: اختراع الترانزستور وولادة عصر المعلومات . الولايات المتحدة الأمريكية: دبليو دبليو نورتون وشركاه . الصفحات 89-93 . ISBN  978-0-393-31851-7.
  80. ↑ شوتكي، دبليو. "Halbleitertheorie der Sperrsschicht." Naturwissenschaften المجلد. 26 (1938) ص 843. ملخص باللغة الإنجليزية باسم "نظرية أشباه الموصلات لطبقة الحجب" في أجهزة أشباه الموصلات Sze، SM: أوراق رائدة. (الشركة العالمية للنشر العلمي، 1991) ص 381
  81. ↑ موت، نيفيل ف. (1 مايو 1939). "نظرية مقومات البلورات" . وقائع الجمعية الملكية في لندن، السلسلة أ . 171 (944): 27-38 . Bibcode : 1939RSPSA.171...27M . doi : 10.1098/rspa.1939.0051 . JSTOR 97313. تاريخ الاسترجاع: 3 أغسطس 2018 . أُعيد طبعه في: ألكسندروف، أ.س. (1995). السير نيفيل موت: 65 عامًا في الفيزياء . وورلد ساينتيفيك. الصفحات 153-179 . ISBN  978-9810222529.
  82. ↑ وارد، جاك (2008). "تاريخ الثنائيات البلورية - المجلد 1: كاشفات الراديو الجرمانيومية في خمسينيات القرن العشرين" (ملف PDF) . متحف الترانزستور . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 17 سبتمبر 2024.
براءات الاختراع