The Radar Crystal

1942 · Silicon Microwave Mixer Diode · Werk 812 von 1.871

A small crystal cartridge of 1942 on the grey steel test bench of a radar workshop in New Jersey, a cartridge two and a half centimetres long with a white ceramic body between two brass ends, a thin brass pin at one end and a thicker collar at the other, held in a pair of tweezers by a hand in a khaki sleeve and set into a spring holder, beside it a flat wooden tray with rows of identical cartridges lying in grooves of green felt, a short length of rectangular brass waveguide, black Bakelite knobs on a grey steel panel, a lamp above the bench, a dark blackout curtain over the window.

Wofür es benutzt wurde
Silizium-Spitzenkontaktdioden in Patronenform dienten als erster Detektor in Radarempfängern für Dezimeter- und Zentimeterwellen. Nach dem Aufsatz in Radio-Craft vom März 1946 waren die Frequenzen der neuesten Radargeräte jenseits dessen, was gewöhnliche Röhrendioden konnten: Röhren begrenzte die Laufzeit der Elektronen, Klystrone erzeugten sehr hohes Wärmerauschen, während bei der Kristalldiode die Laufzeit keine Rolle spielt und die Rauschzahlen sehr niedrig sind. Die für Radar entwickelten Siliziumkristalldioden waren für den Betrieb bei 1 oder 2 mA ausgelegt. Die Patrone 1N21 trug in einem Endstück eine S-förmige Spitzenkontaktfeder, im anderen ein Siliziumplättchen; Western Electric fertigte sie ab Anfang 1942 für Radargeräte.
Was daran neu war
Kennzeichnend war nicht das Bauprinzip, sondern das Material: der Spitzenkontakt von 1906, den Röhren Anfang der 1920er Jahre verdrängt hatten, kam zurück, weil ihn das neueste Gerät brauchte. Neu war die Reinigung. Nach Darstellung des Computer History Museum war bis Kriegsende Silizium mit 99,999 Prozent Reinheit verfügbar, aus Arbeiten vor allem an der University of Pennsylvania unter Frederick Seitz und bei DuPont unter dem Radiation Laboratory des MIT; Germanium bearbeitete vor allem Purdue unter Karl Lark-Horovitz. Der Widerhaken: die Spitzenfeder blieb empfindlich - stößt man die Diode an und die Spitzenfeder verrutscht, verschlechtert sich die Leistung oder sie fällt ganz aus.

Was die Quellen offenlassen: Stückzahlen bleiben unscharf. Das Transistor Museum gibt an, die Fertigung habe Anfang 1942 begonnen und sei bis August 1945 auf über 1.000.000 Stück hochgefahren worden; die Seiten des Computer History Museum sprechen nur von "Millionen" Kristallgleichrichtern. Das ist kein Widerspruch, sondern verschiedene Genauigkeit. Eine Frequenz- oder Wellenlängenangabe zum 1N21 nennt keine der geöffneten Quellen.

Zusammenhänge

Jeder Verweis nennt seine Art. „Vorläufer“ allein wäre eine Behauptung.

  1. Wiederentdeckt inThe Cat's Whisker1906Nach dem Aufkommen der Verstärkerröhren blieb der Kristalldetektor "primarily as an historical curiosity and hobbyist device". Das Zentimeterwellen-Radar holte ihn zurück: bei Wellenlängen um ein Zehntel Meter waren Röhren- und Kupferoxid-Gleichrichter unbrauchbar, Kristalldetektoren "the only hope". In den 1940er Jahren entstanden Millionen Siliziumdioden wie die 1N21.Beleg: Transistor Museum: History of Crystal Diodes, Volume 1 · Michael Riordan, Lillian Hoddeson: The origins of the pn junction, IEEE Spectrum, June 1997
  2. Folgt ausThe Cracked Silicon Rod1940Die Siliziumdetektoren der Radarempfänger folgten Ohls Siliziumarbeit. Ohl bekam über das Rad Lab alle paar Monate mehrere Pfund reinstes du-Pont-Silizium; Ohl, Scaff und Theuerer klärten, wie Verunreinigungen n- und p-Silizium ergeben; Scaff entwickelte die Massenherstellung von p-Silizium für Western Electric. Scaff: "We were sending samples to them, as well as samples of our detectors."Beleg: Michael Riordan, Lillian Hoddeson: The origins of the pn junction, IEEE Spectrum, June 1997 · Computer History Museum, The Silicon Engine: 1941 - Semiconductor diode rectifiers serve in WW II

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