Nederlands Radiogenootschap

Tijdschrift van het

Nederlands Radiogenootschap DEEL 26 No. 3

1961

A survey of physics and technology of high frequency transistors

by W . Edlinger * ) Paper given at the conference of the Nederlands Radiogenootschap in The Hague, on February 17th, 1961

1. Introduction A rem ark ab le tren d of the tra n sisto r developm ent and p ro ­ duction of the la st y e a rs has been the successful im provem ent of tra n sisto r perform ance a t high frequencies. W T ilst during 5 y e a rs, in the early tra n sisto r days, it seem ed im possible to o p e ra te tra n sisto rs a t frequencies sufficiently higher th an 1 M c/s, the rap id im provem ent of the la st y e a rs has lead to w a rd s o p eratin g frequencies of several 100 M c/s. A s a m a tte r of fact, it has been believed for some time, th a t the tra n sisto r w ould be a useful device for low frequency applications only, the higher frequencies being a dom ain of therm ionic valves. The invention of the so-called 'd rift tra n sisto r', i.e. tra n sisto rs w ith an in tern al accelerating field, broug ht an a b ru p t change to this belief. L a te st com m unications by several lab o ra to rie s re p o rt ab o u t operating frequencies as high a t 1000 M c/s and no th eo re tical lim itation w ith resp ect to frequency response has been found up to now . A sim ilar developm ent is going on in the field of sm all sig­ nal sw itching, and also the high frequency po w er field is sub­ jected to m any recen t im provem ents. I t is the aim of this pap er, how ever, to give a survey prim arily of the sm all signal am pliN .V . Philips’ Gloeilam penfabrieken, Sem iconductor D evelopm ent Laboratories, Nijmegen, The N etherlands.

108

W . Edlinger

fication field, as this field seems to be m ost stabilized w ith resp ect to technologies, a t the p resen t m om ent. I t is obvious from the above m entioned facts, th a t high fre ­ quency tra n sisto rs are ch aracterized by the presence of an in tern al field. O n the o th er hand, low frequenc 3r tra n sisto rs do not have any significant in tern al field, and are based on the c a rrie r m ovem ent in the base by m eans of diffusion only. So this p ap er m ight also be called 'survey of d rift tra n sisto rs' which m eans a description w ith resp ect to the design, w h ereas the nam e high frequency tra n sisto rs' is re la te d to the app li­ cation. The survey to be given considers m ainly germ anium tra n sito rs, w hich are alm ost extensively used for sm all signal am plification. O n ly m inor technological m odifications are necessary for silicon tra n sisto rs, w hich are, how ever, som ew hat slow er in frequency response due to the low er m obility of charge carriers in silicon.

2. Physics of high frequency transistors

The basic idea of am plification by m eans of tra n sisto rs is sim ilar of th a t of a therm ionic valve. I t is the control of a cu rren t in a high-ohmic circuit by m eans of a sm all p ow er applied to a control electrode. W h ils t in the case of a th e r­ mionic valve, the electron cu rren t is tra n sp o rte d in high vacuum due to the presence of an electric field, and w ill be influenced b y the p o ten tial of a so-called grid, the cu rren t tra n sp o rt is com pletely w ithin a solid sta te m aterial in the case of tra n s ­ istors. The m ost common o p eratio n mode of tra n sisto rs is the controlled injection of m inority charge carriers by m eans of a /-^ -ju n ctio n and th eir voltage independent collection by an o u tp u t electrode, the so-called collector. B esides the fact, th a t the tra n sisto r is a solid sta te device, th ere are tw o m ajor differences w ith resp ect to the therm ionic valve: F o r the control of the o u tp u t cu rren t, the tra n sisto r needs a certain pow er, i.e. the input im pedance is low , w h ereas the therm ionic valve needs only a voltage. The o th er difference is the m echanism of the tra n sp o rt of the charge carriers w ithin the device: w ithin a tra n sisto r, this tra n sp o rt can be done by diffusion due to a concentration gradient, w h ereas in a valve, the cu rren t is alw ay s a p ro p er field current. The first designs of tra n sisto rs have exclusively used the diffusion tra n s p o rt m echanism . This diffusion, how ever, is a very slow process and it tak es, therefore, a long tim e

High frequency transistors

109

before the charge carriers have m oved from the input to the o u tp u t electrode. This fact needs n o t to be a restrictio n in resp ect to frequency. H o w ever, the necessary concentration g rad ien t has to be established and varied in the rhythm of the in p u t signal and this m eans a variab le charge in the base or a large capacitive current. O ne speaks ab o u t a diffusion cap a­ city of a tra n sisto r because this capacity arises from the diffu­ sion m echanism . T here are, of course, o th er capacities p resent, the m ost im­ p o rta n t of w hich is the collector capacity, w hich provides a feedback from ou tp u t to input. The m ost im p o rtan t of the in h eren t resistan ces is the base resistance, w hich is the ohmic resistan ce b etw een the active tra n sisto r region and the base connection of the device. L e t us now consider a classic alloy tra n sisto r w ith a base lay e r of co n stan t re sistiv ity : In o rd er to obtain a good p e rfo r­ m ance a t high frequencies, the capacities need to be as sm all as possible, and this m eans a v ery sm all base thickness (for instance 5 /*) and a sm all collector a re a (for instance 0 = I 50 /u). A v ery thin base lay er, how ever, is in contradiction w ith the w ish for a low base resistan ce r If w e w ould increase the conductivity of this base layer, w e w ould also increase the collector capacity and decrease the b reak d o w n voltages. In these considerations w e have even neglected the fact th a t the collector-base junction has a sm all b u t n o t negligible thick­ ness, w hich depends of the collector voltage and the conducti­ v ity oi the base, and w hich m ust not touch the em itter. A s show n here, the design of an alloy tra n sisto r is a com­ prom ise w ith resp ect to operating voltage and operating fre ­ quency, not to forget the p ractical difficulties in obtaining v ery sm all base w idths b y the alloying technique. A n optim ization w ith resp ect to frequency leads to a device w hich is able to o p erate up to approx. 20 M c/s. In 1953, it w as proposed by K röm er and E a r ly 2), * inde­ p en d en tly from each other, to provide tra n sisto rs w ith a base, the conductivity of w hich being a function of the place. W h ils t the m ain idea of K röm er has been to reduce the diffusion ca­ p acity, E a rly thou ght prim arily of a reduction in collector ca­ pacity. The idea, how ever tu rn ed out to be so universal, as to *) Kröm er, N aturw issenschaften 40, 1953, p. 578. 2) E arly, Bell STJ 33. 1954, p. 787.

110

W . Edlinger

decrease not only the diffusion and collector capacity, b u t also the base resistance, and to increase the collector b reak d o w n voltage, all of them in a ra th e r unlim ited m anner. The p ractical w a y is to m ake the conductivity n ea r the col­ lecto r very high and n e a r the em itter v ery low . In doing so, one has obtained a variab le concentration of free carriers and thus an in tern al electrical field, the stren g th of it depending on the difference b etw een conductivity n e a r em itter to conductivitj" n ea r the collector, and the base w idth. This in tern al field can be in the o rd er of 400 to 2000 V /cm and the action of it is to tra n s p o rt the m inority carriers m erely by the field and n o t by diffusion an y m ore. The cu rren t through the base is now a field or d rift cu rren t and th ere the nam e 'd rift tra n s ­ isto r ’ originates from . This in tern al field speeds up the m ovem ent of the carriers in th eir w ay from em itter to collector. I t is evident, how ever, th a t the requirem ent for v ery sm all dim ensions in the tra n s ­ versal direction rem ains unchanged. The p ractical realization of these ideas is easily possible and w ill be discussed in a la te r ch ap ter. A t this m om ent, w e w ill tre a t some physical p ro p erties of these high frequency or d rift tra n sisto rs, prim arily w ith resp ect to th e ir application. 2.1 Power gain and stability The p rim ar intention for the custom er of a tra n sisto r is to o btain am plification. The p o w er gain depends, of course, of the circuit used, the frequency, the b an d w id th , the sta b ility etc. The custom er is able to design a circuit around the tra n sisto r if he know s the fourpole p aram eters of the tra n sisto r. The designer of the tra n sisto r, how ever, needs an understanding of how these fourpole p aram eters depend from the physical stru c­ tu re, i.e. he w a n ts to know the relatio n sh ip b etw een the dim ­ ensions, the conductivity of the base region of the device, and the fourpole p aram eters. A n useful step to w a rd s this relatio n sh ip is the equivalent circuit of the tra n sisto r. This equivalent circuit is a circuit consisting of resisto rs, capacitors, c u rren t and voltage sources etc. w hich behaves like the tra n sisto r. The com ponents of the equivalent circuit should be independent of frequency. M a n y equivalent circuits can be estab lish ed by m easurem ent of the electrical behaviour of a tra n sisto r ag ain st frequency. The m ost useful equivalent circuit, how ever, is one w hich show s

111

High frequency transistors

directly some of the phenom ena w ithin the tra n sisto r. So the designer prefers to see in the equivalent circuit the base resis­ tance, the collector capacity, the diffusion cap acity etc., w hich he can, in turn, co rrelate w ith dim ensions, doping levels and so on. A v ery simple equivalent circuit has been given by Jochem s, M em elink and Tum m ers 3) w hich holds for m any high frequency tra n sisto rs up to reasonable frequencies. By m eans of the equivalent circuit, the electrical engineer is able to calculate input and o u tp u t im pedances, fourpole p a ra ­ m eters and thus the am plification, stab ility , and b an d w id th of his circuit including the tra n sisto r. F o r the description of a p a rtic u la r tra n sisto r, the p o w er gain u n d er w ell defined conditions is often used. I t is the so-called unilaterized p o w er gain, and th a t m eans the p o w er gain w hen the input and outp ut is m atched to optim um am plification and the in tern al feedback of the tra n sisto r is neutralized. In such a case, as it can be show n by m eans of the equivalent circuit, the p ow er gain is approxim ately given by

P.G.

const.

f ( Cd + Q Cc rb r0 w here f m eans the operating frequency, C d the diffusion cap a­ city, C e the em itter capacity, C c the collector capacity, r b the k T the junction resistance, Ie being the base resistance, r0 = ---em itter biasing current. W h e th e r neu tralization is used, is a question of economy. In m ost radio receivers, the n eu tralization is too expensive in m ass production and then, the p o w er gain w hich can be obtained und er stab le conditions, is different. A t IF frequencies, it is m ostly low er th an the unilaterized one. In m any cases, for the fro n t end of a receiver, use is m ade of the in tern al positive feedback of the tra n sisto r in grounded base connection. In any p ractical case it is im p o rtan t for the designer, to m ake the capacities and the base resistance as sm all as possible, fo r a high am plification of the device. q Ie

2.2 Noise figure The usefulness of an am plifying device is n o t only given by 3) Jochems, M em elink and Tummers, Proc. IR E , 46, 1958, p. 1161.

112

W . Edlinger

the possibility of a high p o w er gain, b u t also, if not prim arily, b y its noise figure. N oise is produced in a tra n sisto r in the base resistance, a t the p~n- junctions and in the base as d istri­ bution noise. V an d e r Z ie l4) has given, am ong others, a good survey, in p a rtic u la r ab o u t the high frequency noise. O ne can introduce noise cu rren t and noise voltage g en erato rs to a noisefree tra n sisto r fourpole, or into the equivalent circuit. O ne can also express the to ta l noise figure in term s of basic tra n sisto r p ro p erties, such as capacities and base resistance. The exact form ula is ra th e r com plex and depends am ong others from the source im pedance of the circuit. A rough approxim ation can be given fo r high frequencies in the follow ing form

NF = i +

C f r. Qn

(Cd+

C being a constant.

F o r medium frequencies the noise is approxim ately inversely p ro p o rtio n al to the base resistan ce r/,. The se form ulae are found to be quite co rrect in p ractise and so one can develop a tra n sisto r to a certain noise re ­ quirem ent. If one calculates the optim um source im pedance for minimum noise and for maximum am plification, one finds th a t th ere is little difference. This is quite different from the therm ionic valve, w here one has, som etim es, a considerable m issm atch fo r eith er one. The noise figure is considered by m any people to be the m ost im p o rtan t p ro p e rty of a device like a tra n sisto r. A s a m a tte r of fact, it tu rn s out, th a t a tra n sisto r w ith a sufficiently low noise figure has alw ays a p o w er gain of g re a te r th an 10 dB , so th a t the noise figure of the follow ing stage can, in general, be neglected. 2.3 Envelopes B esides good electrical p ro p erties, a tra n sisto r needs to be such th a t it can be easily handled, and soldered into the cir­ cuit. I t is also quite w ell know n, th a t the tra n sisto r surface is sensitive to am bient conditions, especially m oisture. The tra n sisto r envelope has the double ta sk to provide a herm etic 4) van der Ziel, Proc. IR E , 46, 1958, p. 1019.

c

High frequency transistors

113

enclosure of the tra n sisto r and to m ake it easier to handle fo r the set-m aker. O f course, the envelope should not d e te ri­ o rate the intrinsic electric tra n sisto r properties. The problem s arise especially w ith resp ect to cap acity a t the o u tp u t and w ith resp ect to lead self inductance a t the input. T here is a general tren d to go to sm aller dim ensions for all electric com ponents. This facilitates reducing the self inductances of the leads, b u t m akes the capacities of the envelopes larg er. E specially in the high frequency tra n sisto r field, a certain stan d ard izatio n has alread y been obtained by m ost of the tra n sisto r m anufacturers. This stan d ard izatio n gives a sta n d a rd lead arran g em en t w hich fits in the com m ercially available a u to ­ m atic insertion m achines. A V hether th ere w ill be an y coaxial envelopes in the future, depends very much from the intrinsic tra n sisto r p ro p erties w hich can easily be obtained. In general, a coaxial package is expensive as such and for the realization of the circuit into w hich to fit. 3.

Technology of high frequency transistors

T here are several m ethods for m aking high frequency ger­ manium tran sisto rs. A ll of them have one common p ro p erty , th a t is the non con stant doping level in the base, w hich can easily be realized by diffusion of donor elem ents into the solid state germ anium a t tem p eratu res n ea r the m elting point. B y m eans of diffusion techniques, one obtains a donor concentration w hich is highest a t the surface and lo w er inside the cry stal, the d istribution being approxim ately a com plem entary e rro r function. The se diffusion techniques are easy to perform on germ anium and are of excellent reproducibility. W e can distinguish betw een 3 m ajor types of tra n sisto rs, pre diffused Impunfy each co rrelated w ith one or m ore m anufacturers.

Construction of D rift transistor (R C A ).

3.1 D rift transistors , type RCA The designation d rift tra n s ­ isto r applies, as a m a tte r of fact, to all high frequency tra n s ­ istors. A s the construction to

114

W . Edlinger

be described had been the first high frequency tra n sisto r on the m arket, it has become this nam e and still keeps it, and new designs have chosen o th er nam es. This device consists of a classic alloy tra n sisto r, into the w a fer of w hich a v ariab le donor concentration has been diff­ used before the alloying process (see figure 1). E m itter and collector are alloyed from different sides into the w a fe r and the base con tact consists of an an n u lar tab . These tra n sisto rs are n o w ad ay s m ark eted b y R C A , Telefunken, B rim ar and others. Philco and th eir licencees S prague, C B S , and others, have im proved this construction by th eir special chem ical etching and deposition m ethod w hich perm its to m ake the germ anium w a fe r very thin a t the place w here em itter and collector are to be electro p lated (see figure 2 ). prediffused impurity These constructions have the adv antag e, th a t th e y differ from o rd in ary alloy tra n sisto rs only b y the use of a different w afer. Thus, these tra n sisto rs could be produced w ith the sam e jigs and m achinery as the alloy ty p es. D rift transistor (Philco) The m ajor disadvantage, h o w ­ ever, is the fact th a t one has to control the base w id th and even all p en etratio n depths w ith reference to the prediffused layer, to extrem e close tolerances. O n ly Philco has succeeded to come into the operating region of several hundred M c/s, because of th eir special etching tech­ nique. The Philco construction, how ever, has still the fam e of being less reliable, w ith resp ect to shock and surge cu rren ts, th an the others, because of the locally very thin c ry sta l. T hese Philco tra n sisto rs need for th eir production a series of ra th e r sophisticated and expensive m achinery, b u t th e y are alloyed to re ally close tolerances. A ll of these 'd rift tra n sisto rs' have the ad v an tag e ag ain st the subsequent types, th a t th eir collector series resistance is negligible, w hich is especially useful in sw itching and large signal applications. 3.2 Mesa transistors , type Bell These tra n sisto rs are produced b y W e s te rn E lectric, T exas In strum ents, M o to ro la, Siem ens, C S F and m any others.

High frequency transistors

115

The idea of this construction is (see figure 3) th a t all m anu­ facturing operations come from one side of the w afer. F irst of all, a n-type skin is diffused into the /- ty p e w afer. A fte rw a rd s, an em itter is ev ap o rated and emitter CAIJ pre diffused alloyed (or diffused) from the base CAu-Sb) N - layer sam e side of the w afer. A lso mesa the base con tact is obtained by p evaporation. In o rd er to m ake 3 the collector capacity as sm all as possible, the tra n sisto r is collector collector tab Fig. 3 m asked, and a table-like con­ ’M esa’ transistor (Bell). stru ction is etched. From this ap p earance, the nam e 'm esatra n sisto r' has been derived, as they a p p e a r v ery much like the 'm esa-m ountains' in the S o u th -W e st of the U .S .A . The contact w ires are generally applied by therm ocom pression bonding, an operation w hich is ra th e r delicate and is carried out a t approxim ately 350° b y locally applying high p ressu re b etw een the ev ap o rated electrodes and a gold w ire. The ease of fab ricatio n of this ty p e of tra n sisto r is still subject of m any discussions. The m ain difficulty seems the very thin recrystallized em itter region and its electrical behaviour, w hich lim its the choice of the base conductivity. A n o th er difficulty is the fa c t th a t the base-to-collector junction is only I yU or so b en eath the surface a t w hich one applies, during therm ocom pression bonding, locally very high pressu res. In theory, how ever, this stru ctu re should be unlim ited w ith resp ect to size, because extrem ely sm all geom etries can be obtained b y evaporation techniques. The h eat tra n sp o rt aw ay from the collector junction is m ore favou rab le in this case th an for the d rift tra n sisto rs. T he device has got, how ever, a ra th e r large collector series resistance. 3.3 Post alloy diffusion transistor This construction has first been introduced b y Philips 3). I t is a com bination of several ideas. A ll operations are carried out from one side like in the m esa tra n sisto r. D o ts are used, how ever, w ith a considerable p en etratio n into the crystal, from w hich the base lay er is diffused during the alloy diffusion cycle (see figure 4). O n e d o t serves as em itter, the o th er one

116

W . Edling er

as base connection. The a d ­ vantages of this construction are m ainly in the field of easy production. D iffusion and the contacts are m ade in one step, th e w ire attach m en t is easy, because of the relativ ely large Post Alloy Diffused transistor (Philips) dots, and the base-to-collector junction is fa r aw ay from the surface. A m esa stru ctu re is also etched in o rd er to decrease the collector area. The d isadv antag e of the high collector series resistan ce is also p resen t in this stru ctu re.

4. Practical results

W e have considered the 3 m ajor technologies for high fre ­ quency tra n sisto rs and w ill discuss now the resu lts obtained in the sm all signal am plification field. O ne typical application is the interm ediate frequency am p­ lifier a t 10.7 M c/s. B y m eans of tra n sisto rs of eith er of the 3 constructions, gains p e r stage in the o rd er of 24 db are easily o b tain ab le w ith the b an d w id th and stab ility required. H isto rically , the first application w as the sh o rt w ave am plifier, oscillator and mixer. A lso this field can be covered w ith types of all the described technologies. F o r the oscillator, the phase shift should be low a t the highest frequency req u ired in o rd er to get good and co n stan t feedback conditions over the w hole frequency range. The noise figure of tran sisto riz ed sh o rt w ave receivers is in the o rd e r of 4 db. F o r 100 M c/s am plification, oscillato r and m ixer applications, the existing tra n sisto rs according to all of the th ree technol­ ogies yield approxim ately 22 db pow er gain and 10 db noise figure for a tw o stage fro n t end. The tra n sisto rs according to the 'd rift tra n sisto r' construction of R C A fo r operation a t 100 M c/s are m ade according to the Philco etching process ra th e r th an the original R C A construction, in o rd er to realize the necessary sm all junction distance w ith a high yield. Some suppliers give special g uaranties fo r the phase shift of th eir tra n sisto rs a t these frequencies, in o rd er to m ake a self oscill­ ating m ixer possible. F o r television tu n ers up to an operating frequency of 240 M c/s, th ere are also some tra n sisto rs on the m arket, again

High frequency transistors

117

according to all of the th ree technologies m entioned. N oise figures in the o rd er of 6 db can be realized. O th e r functions in television receivers can be covered by com m ercially available high frequency tra n sisto rs w ith o u t any difficulty: video am plification, jungle, tim e bases etc. L ately , some p ap ers have ap p eared 5) describing tra n sisto rs suitable for use a t 1000 M c/s, m ade according to the described technologies and having approxim ately 10 db p ow er gain and 10 db noise figure a t 1000 M c/s. The construction of tra n sisto rs for v ery high frequencies is m ainly a m a tte r of handling the very sm all dim ensions required. The em itter d o t diam eter needs to be app ro xim ately 150 /x for 100 M c/s operating frequency, 75 /a for 200 M c/s and 35 /ll for 1000 M c/s resp. for d rift or alloy diffused tran sisto rs. F o r m esa tran sisto rs, it tu rn s out th a t one needs som ew hat sm aller dim ensions for the sam e perform ance, for instance a rectan g u lar em itter of 25 x 50 for 200 M c/s operation. The m entioned figures show th a t the sm all signal, high fre ­ quency tra n sisto r can com pete successfully w ith the electronic valves w ith resp ect to am plification and noise. T here are, how ­ ever, tw o p ro p erties w here the tra n sisto r m ight be som ew hat w orse th an the electronic valve, i.e. the cap ab ility af handling large signals of the antenna, and d isto rtio n or cross m odulation. In the field of large signal high frequency tran sisto rs, the situation is still changing ra p id ly and this is easy to u n d erstan d : H igh frequency m eans sm all dim ensions and high p o w er m eans large ones. To give a rough idea of w h at has been obtained in this field, we m ight say th a t a t 100 M c/s tra n sisto rs m ight deliver an o u tp u t p o w er of appro xim ately 1 A V att w ith an efficiency of 50°/0 and an am plification of 10 db. Silicon is superior to germ anium because of the possibility of higher junction tem p eratu res w ith o u t degeneration of perform ance. The tra n sm itte r o u tp u t applications for low frequencies, w here pow ers are req u ired in the o rd er of k ilo w atts, w ill p ro b a b ly n o t be realized by tra n sisto rs w ithin the n e a r future. F o r the sake of com pleteness it needs to be m entioned, th a t in m ost of the above m entioned fields the developm ent is n o t finished y e t and m any ty p es are not available in m ass q u antities for a cheap price. s) Saari et al, 1960 International Solid-State C ircuit Conference.

118

W . Edlinger

5. Conclusion C oncluding, it m ight be said, th a t all high frequency tra n s ­ isto rs contain an in tern a l field in the base and differ in this resp ect from the low frequency tra n sisto rs. T hree different technologies are used for the production of these tra n sisto rs in the case of germ anium , all of them leading to ap proxim ately the sam e perform ance. The available high frequency tra n sisto rs are m ainly inten ded fo r am plification of sm all signals and th eir operating frequencies are still increasing. A t this m om ent, frequencies up to 1000 M c/s seem to be possible. The p ro p erties of these high frequency tra n sisto rs com pare w ell w ith those of electronic valves. The ad v an tag es of tra n s ­ isto rs like sm all dissipation, sm all volume etc. hold also for high frequency applications. The m ain problem s for the use of tra n sisto rs seem the sm all perm issible voltage a t the input and in some cases the d isto rtio n a t high frequencies. The high frequency perform ance of available tra n sisto rs is lim ited by the technological difficulties in handling the necessary very sm all dim ensions. In the higher how er field, the developm ent is still proceeding very fa st and new technologies are likely to be introduced for these applications, m ainly using silicon.

Manuscript received March 27, 1961.

119

Deel 26 - N o. 3 - 1961 De werking en eigenschappen van het vaste-stof thyratron

door O. W . M emelink *) Voordracht gehouden voor het Nederlands Radiogenootschap op 17 februari 1961.

Summary An interesting new semiconductor device is the controlled rectifier or P N P N - sw itch, which consists of a silicon crystal in which four regions of different conductivity-/’- or ^-type-have been incorporated. The currentvoltage characteristics of the controlled rectifier are very similar to those of a conventional gas-filled thyratron. The device is able to block potentials up to 500 Volts in either direction. Application of an electric pulse to a control electrode brings the device into a state of conduction in which it conducts large currents w ith a small voltage drop. In the present article the operation of the controlled rectifier is explained and a few examples of its applicability as an electronic sw itch are mentioned. The controlled rectifier shows much promise for the use in stabilized pow er supplies, regulation and D C -A C converters.

1. Inleiding

D e P N P en N P N lag en tran sisto ren zijn th an s volkom en ingeburgerd in de electrotechniek. B etrekkelijk nieuw , doch fun­ dam enteel op dezelfde halfgeleider eigenschappen b eru sten d is h et v aste-sto f th y ra tro n , ook w el genoem d: P N P N -sch ak elaar of gestuurde gelijkrichter **). Z o als bekend m ag w orden v eron dersteld, vertonen de con­ ventionele’" tra n sisto re n , w a t hun u itg an g sk arak teristiek en b e ­ tre ft grote overeenkom st m et vacuum pentodes. In h et volgende zal blijken, d a t de stro o m sp an n in g sk arak teristiek en van de ge­ stuurde gelijkrichter veel lijken op die van h et gasgevulde th y ra tro n , v a n d a a r de naam v aste-sto f th y ra tro n . *) N atuurkundig Laboratorium N .V . Philips, Eindhoven. **) In de A ngelsaksische vakliteratuur bekend onder de nam en: trinistor, thyristor, of controlled rectifier.

120

O. W , Memelink

In dit artik e l zullen wij de w erking van de gestuurde gelijkrich ter bespreken en enige toepassingsm ogelijkheden noem en.

2. De werking van de gestuurde gelijkrichter

In fig. 1 hebben w e schem atisch de opbouw van de gestuurde gelijkrichter of v aste-sto f th y ra tro n getekend. Zij b e s ta a t uit een "stap elin g ” van vier lagen van verschillend geleidingstype in een sili­ cium één k ristal. D rie van deze lagen zijn voorzien van contacten, zo d at zij electrisch aangesloten kunnen w orden. In analogie m et h et gasgevulde th y ­ ra tro n w orden deze con tacten : anode-, kathode- en stu u rc o n ta c t genoem d. In fig. 2 zijn de stroom -spanningskarakteristiek en van de gestuurde gelijk­ ric h te r w eergegeven voor verschillende w a a rd e n van de stuurstroom I s. Indien de stuurstroo m nul is b lok­ k e e rt de A V W /^-structuur stroom in beide richtingen to t spanningen van enkele honderden V o lts. O m d it n ad er te kunnen v erk laren m erken w e op, de gestuurde gelijkrichter. d a t de gestuurde gelijkrichter opgevat

De stroom -spannings karakteristiekenschaar van de gestuurde gelijkrichter.

De werking en eigenschappen van het vaste-stof thyratron

121

kan w orden als een serieschakeling van 3 /W -d io d es, fig. 3 . W a n n e e r Vak negatief is s ta a t de diode D a in de voo rw aartsrich tin g , en d ra a g t dan practisch geen spanning. D e diodes 1 en 3 sta a n in de sperrichting, w aarbij speciaal de overgang 3, overeenkom end m et diode D 3 zo gedim ensioneerd is, d a t zij een hoge sperspanning kan dragen. O v ersch rijd t de spanning tussen anode en k a ­ thode de doorslagspanning van diode D 3, dan neem t de stroom snel toe op analoge wijze als in een norm ale halfgeleider diode, die in h et V k doorslaggebied bedreven w o rd t. Fig. 3 W o rd t Vak positief — terw ijl Is = O blijft *— Een eenvoudig dan zullen de spanningen over D 1, D 2 en D 3 vervangingsvan teken om keren, D 1 en D3 kom en in de schema van de v o o rw aarts- en D 2 kom t in de sperrichting. H e t gestuurde gelijk- is thans overgang 2 die de aangelegde spanning richter voor het Vak d raag t. O v ersch rijd t Vak een w a a rd e van geval, dat Vak < 0. enkele honderden V olts, dan neem t Ia w eer toe terw ijl nu bij deze po larisatie (in tegenstelling m et het voorgaande geval V ak O ), de spanning Vaky via een gebied van negatieve d ifferen tiaalw eerstan d , teru g v alt op een lage w aard e. D e oorzaak van de overgang van een to estan d van geringe geleiding n a a r een to estan d van grote geleiding m oet gezocht w orden in het gecom bineerde tran sisto reffect van de P N P en de N P N com binatie binnen de P N P N -stru ctu u r W a n n e e r Vak P O, w erken de buitenste /hV -overgangen 1 en 3 (fig. 1) ieder als em itter van resp. het N P N en P N P ge­ deelte en de m iddelste overgang 2 functioneert als gem een­ schappelijke collector. D e stroom , die de m iddelste P N over­ gang p a sse e rt is gelijk aan Ia

=

I(i

+

O-NPN I k + CLP N P I a

(I)

cinpn Ik is de gecollecteerde stroom van h et

N P N gedeelte en apNP Ia de gecollecteerde stroom van h et P N P gedeelte. Id

is de stroom over de overgang 2 , die ook zou vloeien, indien er geen tran sisto reffect aanw ezig w as. M .a.w . Id kan opgevat w orden als de stroom behorend bij diode D2, w a a rv a n de grootte bepaald w o rd t door de spanningsval over deze diode. W a n neer Vak P O is dus ld de sperstroom van . In fig. 4

O. W . Memelink

122

hebben wij h et gedrag van de gestuurde gelijkrichter w eergegeven in een eenvoudig vervangingsschem a. D e stroom a^rPN^k + o-pnp Ia is, zoals te doen gebruikelijk is, voorgesteld door een stroom ­ bron p arallel aan diode D 2. Indien Is

=

O is I k

=

I a = l d + ( (XPNP + O-NP n ) Ia

(II)

D e stro o m v ersterk in g sfacto ren vlnpn en ölpnp zijn niet con­ sta n t, doch afhankelijk van de w a a rd e I a. H ie ra a n liggen v er­ schillende physische m echanism en ten grondslag, w a a r wij n iet n a d e r op in zullen gaan. Bij kleine anodestroom I a is olnpn + aptfp
De werking en eigenschappen van het vaste-stof thyratron

123

gang. D e to ta le spanning over de gestuurde gelijkrichter is nu gelijk aan de v o o rw aartssp an n in g van de overgang 1, die ca. 0,6 V o lt b e d ra a g t plus de spanningsval over de tw ee b asis­ gebieden. D e spanningen over de diodes D 2 en D 3 heffen e lk a a r nage­ noeg op, d a a r beiden in de v o o rw aartsrich tin g zijn gepolariseerd. In de nu beschreven to estan d lijkt de gestuurde gelijkrichter veel op een halfgeleider krach tdiode, d.w .z. zij geleidt een grote stroom ten koste van een kleine spanningsval. E venals bij de iW -d io d e b eru st de v o o rw a a rts geleiding van een gestuurde gelijkrichter op recom binatie van geïnjecteerde gaten en electronen, w aarbij in het geval van de gestuurde gelijkrichter de recom binatie in de twee basisgebieden p la a ts vindt. H e t tra n sp o rt van ladin gdragers door de basisgebieden v erg t tijd en dit heeft to t gevolg, d a t bij snel in- en uitschakelen traagheidseffecten een rol spelen. O m h et beeld eenvoudig te houden, hebben wij voorlopig aangenom en, d a t de stuurstroom Is nul w as. V o eren wij een zekere stuurstroom toe (fïg. 2 ), dan blijkt de gestuurde gelijk­ rich ter reeds bij lagere voo rw aartssp an n in g en in te schakelen. D e oorzaak hiervan is, d a t tengevolge van h et toedienen v an ’’basisstroom ” aan h et N P N gedeelte van de gestuurde gelijk­ ric h te r de stroom Ia stijgt, a^PN en ölpnp toenem en, en h e t schakelen bij lagere spanning gebeurt. Bij voldoende stu u rstro o m red u ceert de v o o rw a a rts-k a ra k te ristie k to t de v o o rw a a rts-k a ra k te ristie k van een P N gelijkrichter (fig. 2). In h et algem een is d it reeds h et geval voor een stuurstroom Is = 5° m^ bij een spanningsval tussen stu u relectro d e en k ath o d e van 1 k 2 V. T enslotte nog enige opm erkingen over h et gedrag van de ge­ stuurde gelijkrichter bij hogere tem p eratu ren . D e silicium ge­ stu u rd e gelijkrichter is b ru ik b a a r to t 125° C, in sommige gevallen zelfs to t 150° C. N atu u rlijk liggen de lekstrom en bij deze tem ­ p e ra tu re n hoger dan bij k am ertem p eratu u r. D e m axim ale blokkeringsspanningen in v o o rw a a rts en tegenrichting veran d eren d aaren teg en niet noem ensw aard. O o k blijkt de gelijkrichter m akkelijker in te schakelen, d.w .z. m inder stuurstroo m nodig te hebben bij hogere tem p eratu u r. D e v o o rw aartssp an n in g in geleidende to estan d en de schakeltijden — w a a ro v e r wij nog zullen spreken — v eran d eren niet veel.

124

O. W . Memelink

3. Het gebruik van de gestuurde gelijkrichter 3.1 Het inschakelen

O m h et m om ent van inschakelen zo goed mogelijk v a st te leggen, is h et gew enst een stap- of pulsvorm ige stroom aan het stu u rco n tact toe te voeren. T ussen h et m om ent van stuurstroom toenam e en anodestroom toenam e ligt een tijdsduur van ongeveer 1 /jl sec. D it is de tijd die nodig is om de diode D x (fig. 3) te "openen” . D o o r Is g ro ter te m aken w o rd t de vertragingstijd b ek o rt. N eem t de anodestroom eenm aal m e rk b a a r toe, dan is in ongeveer 1 /cl sec. de w a a rd e bereik t, die bep aald w o rd t door de uitw endige spanningsbron en belasting. D eze stijgtijd w o rd t bep aald door de looptijd van gaten en electronen in de tw ee basisgebieden. N a a s t de verschillende m ethodes, voor h et verkrijgen van ontsteekpulsen, die ook in de th y ratro n tech n ie k toepassing vinden, lenen - w egens de geringe benodigde stuurspanningen tran sistorsch akeling en zich bijzonder goed voor de ontstek ing van gestuurde gelijkrichters. D ikw ijls o n tw e rp t men dan een bistabiele schakeling, die spontaan oscilleert, of uitw endig a a n ­ gestoten w o rd t. In d it verb an d b ied t een germ anium tunneldiode, gecom bineerd m et een tra n sisto r in teressan te m ogelijk­ heden. O o k kan een klein ty p e /VVT^iV-schakelaar als bistabiele inrichting geb ru ikt w orden.

3.2 Het uitschakelen van de gestuurde gelijkrichter

E en gestuurde gelijkrichter, die een stroom g ro te r dan O, I A geleidt is alleen uit te schakelen door de anodestroom zoveel te verm inderen, d at ajvPN + <*pnp I w o rd t, zo d at de ano de­ stroom zich niet lan g er kan handhaven. In de p rak tijk w o rd t dikw ijls het circuit m et de gestuurde gelijkrichter dusdanig ontw orpen, d a t de anodestroom spo n taan van richting om keert na een periode van geleiding. O o k kan de gestuurde gelijk­ rich ter uitgeschakeld w orden door een tegenstroom van vol­ doende gro o tte toe te voeren. D it kan bijvoorbeeld gebeuren door op het gew enste m om ent een geladen con d en sato r electrisch m et de gelijkrichter te verbinden. D e aanleg van een tegenspanning heeft bovendien nog een gunstige invloed op de uitschakeltijd. Z o als w e reeds eerd e r b esp rak en vindt de voorw aartsgeleiding in gestuurde gelijkrichters p la a ts door recom binatie van geïnjecteerde lad in g d rag ers in de tw ee basis gebieden.

De werking en eigenschappen van het vaste-stof thyratron

125

D it betekent, d a t hoe g ro ter de v o o rw aartsstro o m is, hoe g ro ter de e x tra concentraties van ladin gdragers in de basisgebieden zullen zijn. W o rd t de stroom onderbroken, dan zal enige tijd nodig zijn v o o rd at alle ex tra ladingdragers door recom binatie verdw enen zijn. G edurende deze tijd, die te vergelijken is m et de deïonisatietijd van een gasgevuld th y ra tro n , kan de ge­ stuurde gelijkrichter geen v o o rw aartsspanning en g ro ter dan enkele V o lts blokkeren, aangezien zij door de aanw ezigheid van de e x tra ladingdragers onm iddelijk w eer inschakelt. W o rd t in p laats van de anodestroom to t nul te reduceren een tegenspanning aangelegd, dan zal een gedeelte van de ’’restlad in g ” afgevoerd w orden door de tegenstroom . W a n n e e r deze tegen­ stroom van dezelfde grootte-orde is als de v o o rw aartsstro o m kan de uitschakeltijd een facto r 2 k 3 b e k o rt w orden. D e uitschakeltijd zonder toepassing van tegenstroom b e d ra a g t 10 k 20 // sec. 3.3 Toepassingen vayi de gestuurde gelijkrichter In bijna al die gebieden w a a r h et th y ra tro n emplooi vond, zal de gestuurde gelijkrichter dezelfde ta a k kunnen verrichten. Zij heeft daarbij de volgende voordelen: 1 . klein van afm etingen, vergelijkbaar m et die van een k rach tdiode — en robuu st. 2. geringe eigen dissipatie — bij 50 A is de spanningsval niet g ro ter dan 2 V. 3. geringe ontstekingsspanning — 1 ^ 2 V. 4. schakelt snel in en uit. D e m axim aal te blokkeren spanningen liggen voorlopig b e­ neden de 1000 V, w a t in h et algem een lag er is, dan voor een gas-gevuld th y ra tro n . T oepassing begint de gestuurde gelijkrichter te vinden in de volgende vier gebieden: 1 . G estab iliseerd e voedingsap paratuur. 2. R egelcircuits voor electrische m otoren, verlichting, etc. 3. O m zetters van gelijkspanning in w isselspanning m et fre ­ quenties van 50 H z to t 20 kH z.

126

O. W . Memelink

4. D a a r w a a r k o rte pulsen van grote stroom en lage repetitiefrequentie nodig zijn: autom obielontsteking, puntlassen, etc. In de drie eerstgenoem de gebieden is h et afgegeven v er­ mogen van de schakeling afhankelijk van h et type gestuurde gelijkrichter. V o o r een 10 A — 300 V ty p e kan men rekenen op een afgifte van 1 i 2 k V A per gestuurde gelijkrichter m et een eigen dissipatie van 10 k 20 w.

Manuscript ontvangen 21 juni 1961.

127 GEOGRAPHICAL LIST OF TV-TAPE INSTALLATIONS Country Equipment Customer Location Austria 625 lines 1 Ampex Oesterreichischer Vienna 2 RCA Rundfunk Belgium 6251819 lines 2 Ampex *Interswitch 405INR Brussels 819 Denmark 625 lines 4 Ampex Danmarks Radio Copenhagen Egypt 625 lines 4 RCA UAR Cairo 2 RCA UAR Damascus Finland 625 lines 2 Ampex Helsinki Yleisradio France 819 lines 6 Ampex Interswitch 405-5 Paris RTF 819 Research 1 RCA Paris Intercontinental 2 Ampex Mobile 525 lines Television Germany 625 lines 5 Ampex 1 mobile Baden-Baden Südwestfunk Berlin Sender Freies Berlin 3 Ampex 1 RCA mobile CCC Film Berliner Tages1 Ampex Zeitungen 1 Ampex Bremen Radio Bremen 2 Ampex Cologne W estdeutscher RF 2 mobile 4 RCA Frankfurt Hessischer RF 3 Ampex Freies Fernsehen 5 Ampex 3 mobile Hamburg Norddeutscher RF 4 Ampex 405-525-625 Ludwigshafen BASF 1 Ampex Tape production Leverkusen 1 Ampex Tape production Agfa Munich IRT 1 Ampex Research 2 Ampex RIVA-Film 1 RCA Bayerischer RF 2 Ampex Saarbrücken 1 Ampex to be installed Europäischer RF 1 Ampex Saarländischer RF Holland 625 lines Bussum 2 Ampex to be installed N TS Italy 625 lines 10 Ampex Interswitch 405-525-625Rome RAI 819 Luxembourg 625/819 lines 2 Ampex Interswitch 405-525-625Luxembourg T élé-Luxembourg 819

128 Country Location Norway 625 lines Oslo Spain 625 lines Madrid Sweden 625 lines Stockholm

Customer

Equipment

Norsk Rikskringkasting

2 RCA

Televisione Espanola

2 Ampex

Sveriges Radio

3 Ampex

Switzerland 625 lines Zürich Geneva

Schweizerisches Fernsehen Télévision Suisse

1 Ampex 1 Ampex

United Kingdom 405 lines Belfast Bristol

Ulster T V TW W

1 Ampex 1 Ampex

Cardiff Glasgow Hayes, Middlesex London area

TW W Scottish T V E.M.I. ABC 'Television

Manchester Newcaste Norwich Plymouth Southampton Eire Dublin

Alpha T V Assoc. Rediffusion Assoc. Television BBC

2 Ampex 2 Ampex 1 Ampex 2 Ampex 1 RCA 6 Ampex 6 Ampex 3 Ampex 14 Ampex

Granada T V Ministry of Aviation Zonal Films ABC 'Television Granada TV

2 Ampex 1 Ampex 1 Ampex 1 Ampex 9 Ampex

Tyne-Tees T V Anglia T V W estward T V Southern T V

3 Ampex 2 Ampex 1 RCA 3 Ampex

Radio Eirann

2 Ampex

Total number of V T R ’s in Europe *TM Ampex Corp.

152

mobile, Interswitch 405-525-625 Tape production 1 mobile, Interswitch 405-525-625-819 to be installed Interswitch 405-525-625 1 mobile, Interswich 405-525-625 1 mobile Interswitch 405-525-625 3 mobile, Interswitch 405-525-625-8192 to be installed closed circuit Tape production 1 mobile, multistandard 405-525-625 1 mobile 1 mobile to be installed 1 mobile, Interswitch 405-525-625-819.to be installed

129 MAP OF TV-TAPE FACILITIES IN EUROPE

DRIEDIM ENSIONAAL W AARNEM EN PER RADAR In juli werd door de Amerikaanse Luchtmacht een contract getekend voor de ontwikkeling door International Telephone & Telegraph van een uniek drie­ dimensionaal werkend systeem, waarmede geheel nieuwe mogelijkheden voor lucht­ vaart en ruimtevaart kunnen worden onderzocht. IT T kreeg de opdracht doordat reeds geruime tijd gewerkt werd aan een „volumetrisch” 3D-systeem, dat van alle kanten en óók van boven kan worden bekeken en waarvoor géén speciale stereoscopische brillen nodig zijn. Het systeem is speciaal bedoeld voor de U.S. Air Force ■—■ hoewel ook andere toepassingsmogelijkheden denkbaar zijn — die de toepassing in bemande vaartuigen bestudeert. Verwacht wordt, dat grote mogelijkheden aanwezig zullen zijn voor de luchtverkeersbeveiliging, het opsporen en geleiden van raketten en andere ruimtevaartuigen, duikbootbestrijding en vele aanverwante gebieden. Het systeem ( ± 1/30 m3 inhoud) is onlangs voor hoge autoriteiten in W ashing­ ton gedemonstreerd. Binnen in een doorzichtige cilindrische plastic huls draait een lichtgevend scherm om een verticale as bij een constante snelheid waardoor het scherm onzichtbaar lijkt. W anneer lichtpuntjes vliegtuigen of andere soorten vaartuigen — op het draaiende scherm worden geprojecteerd, schijnen zij in de cilinder te zweven. De besturing van de lichtpunten vindt plaats door 3D-Radar of informatiever­ werkende systemen. Een fijn lijnenspel kan eveneens in het systeem worden geïntroduceerd waar­ door de plaats van de objecten nauwkeurig kan worden bepaald. Ook is het mogelijk elk lichtpuntje in een andere kleur te projecteren.

130 SAMENW ERKING TUSSEN EUROPESE COM PUTERFABRIKANTEN Men bericht ons de oprichting van de European Computer Manufacturers Association ECMA. Het secretariaat is in Genève gevestigd. Leden van de Vereniging zijn ondernemingen in Europa, welke digitale infor­ matieverwerkende machines voor zakelijke, technische, wetenschappelijke en over­ eenkomstige doeleinden ontwikkelen, vervaardigen en op de markt brengen. De Vereniging beoogt de standaardisering te bevorderen op het gebied van informatieverwerking in het belang van de gebruikers van de in aanmerking komende apparatuur, van het publiek en van de fabrikanten zelf. H aar voornaam­ ste doelstelling is in nauw contact met nationale en internationale organisaties op het gebied van de standaardisering de samenwerking in de eigen bedrijfstak te stimuleren, teneinde de Europese fabrikanten in staat te stellen, tegen lagere prijzen betere produkten te leveren en betere diensten te verlenen. Men wil dit bereiken door systemen en apparatuur op elkaar af te stemmen, door gemeen­ schappelijke programmeertalen te ontwikkelen en door verdere in aanmerking komende activiteiten. Deze standaardisering zal de grondslag bieden voor directe overbrenging van informatie uit een informatieverwerkend systeem naar een ander, voor het gemak­ kelijk gebruik van verschillende installaties voor dezelfde werkzaamheden en voor de beperking van het programmeerwerk bij toepassing van apparatuur ver­ vaardigd door leden van de Vereniging. Drie technische werkgroepen zijn reeds in het leven geroepen. Zij houden zich bezig met a. codes voor de weergave van letters, cijfers en tekens bij de in- en uitvoer van informatie in en uit de computer, b. gemeenschappelijke programmeertalen, c. weergave van informatieverwerkende processen in de vorm van diagrammen en symbolen. Een vierde werkgroep bevindt zich in oprichting. Zij zal zich met het machi­ nale lezen van normaal schrift bezighouden. Als eerste voorzitter van de ECM A treedt de Heer C. G. Holland-Martin, (Research Director International Computers and Tabulators Ltd.) op. Plaats­ vervangend voorzitter is de Heer M. P. Dreyfus, (Compagnie des Machines Buil) en penningmeester is de Heer M. R. Pedretti, (I. B. M. W orld Trade Europa Co., Frankrijk). NIEUW E SEININDUSTRIE VOOR DE SPOORWEGEN In Den Haag is onlangs een nieuwe onderneming, de ,,ALGEM ENE SEIN IN D U STRIE N .V .” te 's-Gravenhage gesticht door GENERAL RAILW AY SIGNAL COM PANY, Rochester (N.Y.) en de NEDERLANDSCHE STA N ­ DARD ELECTRIC MIJ. N.V. te ’s-Gravenhage. De GRS is één der oudste Amerikaanse ondernemingen, die werkzaam is op het gebied van spoorwegbeveiliging en hier pionierswerk heeft verricht, o.a. door de ontwikkeling van het A.P.B.-system -— Absolute Permissive Block system -— waardoor treinen op een enkel-sporig baanvak volledig beveiligd kunnen rijden. Een andere, zeer belangrijke, vinding van de GRS is het C.T.C.-system— Centralised Traffic Control system — dat het mogelijk maakt het verkeer over gehele baanvakken resp. districten van uit één punt te regelen. Het C.T.C.-systeem is sinds de dertiger jaren op vele trajecten in Amerika toegepast. De mo­ dernste GRS versie van dit systeem is reeds enige tijd in bedrijf bij de Ned. Spoorwegen.

131 Naast de ontwikkeling van bovengenoemde systemen heeft de GRS ook baan­ brekend werk verricht ter verhoging van de efficiency op het rangeeremplacement. Het toenemende personeelsgebrek en het hoofdzakelijk in de nacht plaatsvindende rangeren plaatst de spoorwegdirecties voor grote moeilijkheden. GRS ontwik­ kelde een rangeersysteem, waardoor goederenwagens op rangeeremplacementen automatisch worden gesorteerd en afgeremd. Een 15-tal dezer unieke GRS-rangeersystemen zijn thans in bedrijf, waarbij het belangrijkste probleem — zodanig afremmen, dat de wagens met een niet te hoge snelheid tegen elkaar lopen — op zeer effectieve wijze is opgelost. Hierbij wordt o.a. gebruik gemaakt van radar en elektro-mechanische, door rekenmachi­ nes gestuurde railremmen. Het kantoor van de ASI is gevestigd Leyweg 934, ’s-Gravenhage. NIEUW E FREQUENTIES VOOR NEDERLAND Op de van 26 mei tot 23 juni j.1. te Stockholm gehouden conferentie voor omroep op meter- en decimeter golven, heeft Nederland de nodige frequenties verkregen om te zijner tijd te kunnen overgaan tot het uitzenden van een derde FM-omroepprogramma in band II (87,5 — 100 MHz) en van een tweede en derde televisieprogramma in de banden IV en V (470 — 940 M Hz). De conferentie had ten doel te voorzien in de behoeften der Europese landen aan frequenties voor FM-omroep en televisie voor de komende 10 a 15 jaren. BOEKBESPREKING Operatorenrechnung mit Anwendungen auf technische Probleme, von dr. ir. J. P. Schouten. Springer Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1961. 224 pag., 128 fig. Puttend uit een veeljarige ondervinding met het doceren van de operatoren­ rekening op zijn colleges in Delft heeft prof. Schouten in dit boek zijn didac­ tische ervaringen en wetenschappelijke resultaten samengebracht. Hierdoor is een grondig leerboek over operatorenrekening ontstaan, waarin naast vele voor­ beelden veel aandacht aan de theorie is besteed. Het werk behoort beslist niet tot die inleidende boeken welke met het geven van de rekenregels en een weinig van de wiskundige achtergrond de lezer juist zoveel willen bijbrengen dat hij de operatorenrekening op zijn eigen problemen zou kunnen toepassen; anderzijds vormt de mathematische rechtvaardiging van de operatorische methoden hier evenmin de hoofdschotel. (Het onlangs in dit tijdschrift besproken boekje van W . D. Day zou ik enigszins tot de eerste, een uitvoerig werk als dat van G. Doetsch tot de laatste kategorie willen rekenen.) Hoe Schouten’s werk hiertussen het midden houdt moge enigszins uit een opgave van de verschillende hoofdstukken blijken: I. Begründung der Operatorenrechnung mittels Impulsfunktionen II. Begründung der Operatorenrechnung mittels der Laplace-Transformation III. Vorgänge beim Einschalten von Quellen mit periodischen Ströme oder Spannungen IV. Transversalwellen längs elektrischer Doppelleitungen V. Eindeutigkeit der Transformation zum t-Bereich VI. Das komplexe Umkehrintegral VII. W eiterer Ausbau der Theorie und das Transformieren einiger speziellen Funktionen VIII. Asymptotische Entwicklungen IX. Einschaltvorgänge in Kettenleitern X. Einschaltvorgänge in induktionsfreien Kabeln XI. Eine Auswahl besonderer Probleme

132 De stof wordt voorafgegaan door een aardige historische inleiding en gevolgd door een literatuurlijst, een tabel met regels en correspondenties en een register. In het bijzonder heeft mij de methode getroffen om van de reactie op een excitatie welke op een zeker moment inzet en daarna periodiek herhaald wordt, de gedaante van het periodieke stuk te bepalen (Hoofdstuk III § 3). Deze me­ thode was ik nog in geen enkel boek tegengekomen. De inleiding in Hoofdstuk I, die enigszins de gedachtengang van Heaviside wil volgen heeft daardoor een minder overtuigend karakter gekregen; een in­ voering zoals in V an der Pol’s eerste artikel (Phil. Mag. 1929) zou m.i. de voorkeur verdienen. De late behandeling van de complexe omkeerintegraal (pas in de 2e helft, Hoofdstuk VI) vind ik jammer. Een der nuttigste formules van de operatoren­ rekening blijft daardoor wellicht voor de niet-doorbijtende lezers verborgen. Als oud-leerling van Van der Pol zou het gebruik van de tweezijdige Laplace inte­ graal mij liever zijn, al moet worden toegegeven dat dit voor de hier behandelde voorbeelden niet veel verschil zou maken. De literatuurvermelding bij de behan­ deling van open- en dichtgaande schakelaars, is wat onvolledig. De besproken methode wordt zowel toegeschreven aan Thévenin (1883) als aan Helmholtz (1853) en werd door verschillende auteurs gebruikt (Bijv. Barnes & Gardner, Transients in Linear Systems, 1942, p. 202; Freeman, A Note on Helmholtz Make-and-Break Theorem, Phil. Mag. 1945, p. 541.) De toepassingen op lange leidingen en kabels beslaan ongeveer tweemaal het aantal blz. der andere netwerk-voorbeelden waardoor het boek voor lezers met dit vakgebied wellicht nog extra waarde krijgt. Al met al kan ik dit gedegen, maar goed leesbare boek van Prof. Schouten met genoegen aanbevelen voor ieder die de operatoren rekening enigszins grondig wenst te bestuderen. W . N. Uit het N ederlands Radiogenootschap

EXAMENCOMMISSIE De schriftelijke en mondelinge examens voor Radiomonteur en Radiotechnicus (NAJAAR 1961) worden gehouden op: Radiomonteur Radiotechnicus

SCHRIFTELIJK 9 oktober 1961 16 oktober 1961

M ONDELING Radiotechnicus Radiomonteur 27 november 1961 20 november 1961 28 november 1961 21 november 1961 7 december 1961 14 december 1961 15 december 1961 8 december 1961 18 december 1961 19 december 1961 (eventuele wijzigingen voorbehouden) De examens worden afgenomen in het gebouw ,,Haagse Dierentuin”, Koningskade 3 te ’s-Gravenhage, aanvang 9 uur.

133 NIEUW E A D RESSEN VAN LEDEN H. Kok, le W ilakkerstraat 29, Eindhoven. Ir. G. R. Kunnen, W illibrorduslaan 13, Valkenswaard. Ir. C. J. Pluygers, Laan van Meerdervoort 1066, Den Haag. Ir. E. E. P. Poelman, Bernard Zweerslaan 11, Voorschoten Ir. J. P. M. Schalkwijk, van Alkemadelaan 73, Den Haag. Ir. T. M. Schuringa, Oude Amersfoortseweg 315, Hilversum. Ir. C. W it, Jasmijnlaan 3, Pijnacker. Afkorting voornaam van Ir. T. Q. Bennebroek wijzigen in Ir. Th. Q. Bennebroek, Fazantplein 4, Den Haag. Ir. J. F. Carrière, Pontificia Universidad Javeriana, Facultad de Ingenieria Electronica, Apartado Aérea 5315, Bogota, COLOMBIA.

TECHNISCHE HOGESCHOOL TE EINDHOVEN Afdeling der werktuigbouwkunde Bij het laboratorium voor w erkplaatstechniek kan worden geplaatst

een elektronisch technicus die zal worden belast m et het vervaardigen en ver­ zorgen van elektronische apparatuur. K andidaten moeten in het bezit zijn van het diploma Radiom onteur en/of technicus N.R.G. of gelijkw aar­ dige opleiding. Leeftijd ± 25 jaar. Schriftelijke sollicitaties, onder vermelding van nr. V 624, te richten aan het hoofd van de centrale personeelsdienst van de Technische Hogeschool, Insulindelaan 2, Eindhoven.

van der heem n.v. d e n h a a g - h ó lla n d

transistor tellers frequentie-periode en tijdmeting aantal tellingen tijdstandaards uitwendig beschikbaar type 9907: 5 decaden f m a x — 100 KHz type 9908: 6 decaden — f m a x — 1 MHz —

voedingsapparaten gelijkspanning gestabiliseerd tegen netspannings- en belastings variaties type 8619: 0 -> 350 V — 150 mA type 8621: 1 26 V - 2,5 A aigemeene nederlandsche radio unie n.v.

wijnhaven 58, rotterdam, telefoon 115990