Nederlands Radiogenootschap

Transcriptie

1 Tijdschrift van het Nederlands Radiogentschap DEEL 23 No Optimale condities vr telegrafieontvangst met tweevoudige diversity en afkeurdrempels dr K. Posthum us Sum m ary A ra d io te le g ra p h y sy ste m u n d e r fa d in g -c o n d itio n s is a n a ly s e d. I t is sh o w n th a t if o n ly sig n als a b o v e a c e rta in th re s h o ld v a lu e a re p a sse d, th e se th re s h o ld lim its sh o u ld v a ry in in v e rse p ro p o rtio n a lity to th e sig n al lev el. N u m e ric a l re su lts a re g iven fo r th e ra tio o f n o n -re je c te d e rro rs to th e u sefu l sig n als, u n d e r d iffe re n t n o ise -c o n d itio n s. T h e effect o f d o u b le d iv e rsity is also calcu lated. 1. Inleiding* W ij beschouw en een com m unicatiesysteem, w aarbij de signalen b e s ta a n uit im pulsen m et am p litu d e + p of p, te rw ijl een v an ruis a fk o m stig sto o rsig n a a l aan w ezig is, w a arb ij de k an s d a t dit ligt tussen qx en q (x + d x ) w o rd t gegeven dr I 2 - e~x dx, dus een ruis m et G aussische verdeling. D o o r deze y n ruiscom ponent kan h et signaal dus g ro ter w orden, kleiner w o r den en k van teken verw isselen en in een com plem entair sign a a l v e ra n d e re n. ]) E en d e rg e lijk sy steem k a n b ijv o o rb e e ld w o rd e n v e rk re g e n d o o r bij d e te c tie v a n h e t m et ru is b e h e p te sig n a a l d it te sp litse n in tw e e 90 v e r schillen d e fa zen, en d e a m p litu d e v a n d e z e c o m p o n e n te n (die p o s itie f en n e g a tie f k u n n e n zijn) als e lem e n te n v a n d e sig n a a lc o d e te g e b ru ik e n. W a n n e e r b e id e fa zen w o rd e n g e b ru ik t, k a n m en op d eze w ijze d u s in een fre - q u e n tie k a n a a l tw e e fa z e -s h ift-k a n a le n o n d e rb re n g e n. V a n z e lfs p re k e n d w o r d en w e l eisen a a n de c o n s ta n th e id v a n de fre q u e n tie g e ste ld, z o w e l a a n d e z end- als a a n de o n tv a n g s tk a n t. E e n d e rg e lijk sy ste e m w o r d t to e g e p a s t d o o r de firm a C o llin s (p re d ic te d -w a v e sy ste m ). H e t is n a tu u rlijk de v ra a g, o f een d e rg e lijk sy ste e m zich w a t fa d in g b e tre ft, w el zo n o rm a a l g e d ra a g t als in h e t v o lg en d e is a a n g e n o m e n, m a a r w ij geloven, d a t a lth a n s k w a lita tie f, een grt deel van de re su lta te n b lijlt gelden. D e k w e s tie v a n d e ru is v e rd e lin g in d it g ev al en in h e t m e e r n o rm a le

2 156 K. Posthumus W a n n e e r h e t re su lte re n d e sig n aal d ich t bij O ligt, is e r geen grt verschil tussen de kans d a t een positief resp. een negatie f sig n aal w a s bed o eld. O m nu de k an s op fo u te signalen te v erk lein en, w o rd e n a fk e u rd re m p e ls to e g e p a st, en w el zo, d a t een signaal d a t tussen + d en d ligt, w o rd t afgekeurd. E v en tu eel k a n h erh alin g van deze dubieuze signalen w o rd e n g e v ra a g d (T O R -systeem ), m aar vr h et betg is d it niet essentieel. D r h et toepassen van deze drem pels gebeuren tw ee dingen : 1. H e t a a n ta l fo u te (co m p lem en taire) signalen w o rd t s te rk v e r kleind, im m ers een fo u t sig n aal w o rd t p as d o o rg e la te n a ls h e t zo erg fo u t is, d a t -f p is v e ra n d e rd in d f resp. p in 4- d, en de k an s op deze g ro te fo u ten is zeer veel k lein er dan een veran dering van + / to t O. 2. H e t a a n ta l goede signalen w o rd t k v erk lein d, im m ers k de goede signalen w elk e binnen de d rem p els liggen w o rd e n nodels afg ek eu rd. H e t is duidelijk d a t h e t n ad elig effect genoem d o n d e r 2e. veel m eer signalen o m v at d an h e t v o o rd elige effect o n d e r le. O m d at e c h te r h e t o p tre d e n van één fo u t sig n aal veel e rg e r k a n zijn d an h e t tijd v erlies d o o r h e t n a v ra g e n v an tien goede, ku nnen de drem pels toch een nuttige rol spelen. V o o r het a f leiden v an de optim ale condities zal een b e p a a ld e v erhouding in d it opzicht m oeten w orden aangenom en. W ij v e ro n d e rste lle n nu bovendien, d a t om de gevolgen v an fadin g te vrkom en, tw eev o u d ig e d iv e rsity w o rd t to e g e p a st, d.w.z. d o o r m iddel v an tw e e o n a fh a n k e lijk e sy stem en w o rd t een gecom bineerd signaal verkregen, w aarm ee een b e te r resu l ta a t te b e re ik e n is, d an m et slech ts één v erb in d in g. H e t d o e t n iets te rz a k e of deze e x tra v erb in d in g alleen een e x tra ontv an g an te n n e m et o n tv a n g e r beteivent d an w el een e x tra zendk a n a a l. N a com binatie o n ts ta a t in ie d e r geval w e e r een enkel sig n aal en v o o r d it co m b in atiesig n aal m oeten nu optim ale d rem p els w orden bepaald. W e nem en aan, d a t de fading n iet al te snel is, en d a t h e t daarom doenlijk is, de tw ee signalen te mengen in een verhoug ev al v a n o m h u llende - d e te c tie, is u itv o e rig b e h a n d e ld in d e a p p e n d ix v a n h e t a r tik e l,,t h e o re tisc h e b e sc h o u w in g e n o m tre n t d e m e rite s v an d e n o r m ale b in a ire te le g ra a fb o d e, de zgn. G a u ssisc h e co d e en sp e c ia le d e te c tie - m ethoden vr deze beide co d es", T ijd sch rift N.R.G , van d e zelfd e sc h rijv e r.

3 Optimale condities vr telegrafieontvangst 157 ding, die v e ra n d e rd w o rd t in a fh a n k e lijk h e id v an de condities v an de deelsignalen. 2. D e optim ale m engverhouding der diversity^signalen* L a a t h e t e e rste sig n aal p x zijn m et ru isco m p o n en t qy h e t tw e e d e sig n aal / 2 eveneens m et ru isco m p o n en t q. W a n n e e r w e deze signalen in een b e p a a ld e v erh o u d in g m engen, w o rd e n de in fo rm atieco m p o n en ten lin eair, de ru isco m p o n en ten k w a d ra tis c h opgeteld. M en g en w e h e t e e rste sig n aal m et x m aal h e t tw e e d e, dan kom t er een inform atiecom ponent p x + xp^_ en een ru iscom ponent i r + x 2q* % i 1 + X *. D e signaal-ruisverhouding, in verm ogens uitgedrukt, w o rd t dus = (A + DJt wordt R q* (ï + x 2) S p p + p. zo grt mogelijk, als p* p xx, w aarbij -, w a t dus R q2 g ro te r is d an v o o r ie d e r sig n aal afzonderlijk. E en dergelijke m en g-diversity is dus b e te r d an schakelingen, w a a rb ij de b e ste v an de tw e e w o rd t gekozen, zoals op v ersch illen d e p la a tse n in de technische lite ra tu u r l) k is te vinden. 3. G ew ijzigde R ayleigh^distributie bij optim ale mengverhouding* L a a t elk d e r beid e signalen een R ayleig h -fad in g v erto n en. H e t e e rste sig n aal lig t tu sse n p x en p (x + d x ) m et k an s e 1 2x d x en het tw eede tussen py en / (y + dy) m et kans 2y dy. T ussen x en y b e s ta a t geen c o rre la tie. D e sig n aal-ru isv erh o u d in g van h et com binatiesignaal is _S p p + p p = (x2 + y 2)p2 R q2 q2 W e stellen x = r cos cp y r sin çp x en y lopen van O to t o o, dus v v an O to t en v an O to t. 5 f = r2 R,,R a tio s q u a re r, L. R. K a h n. P ro c. In s t. R a d io E n g rs. 42, , 1954.

4 158 K. Posthumus D e k a n s d a t p t lig t tu sse n p x en p (x 4- d x ) en gelijktijdig tussen py en p (y + dy) w o rd t gegeven dr 4 e~x2~y<2 x y d x dy e~r2 r3 jwï 2 op d 2<p. D e kans op een bep aald e r w o rd t verkregen dr te in teg re re n tu sse n 2 op O en 2 op n, en deze k a n s b e d ra a g t dus 2 e~r2 r3 dr. N o em en w e te n s lo tte nog r 2 =s, d a n w o rd t d it e~ss ds, m.a.w. p p + p p lig t tu sse n p 2s en p 2 (s + ds) m et k an s e~s sds. D it is dus tev ens de k a n s d a t de sig n aal-ru isv erh o u d in g van h et com binatiesignaal ligt tussen ----s en t>2 (s + ds). In p la a ts v an de R ay leig h -v erd elin g e~s ds h eb b en w e h ie r g ek reg en een gew ijzigde R aleig h -v erd elin g e~s s ds, w a a rb ij de k a n s op zeer kleine energ ieën sp2 dus veel k le in e r is, w a t d an k de bed o elin g is v an de d iv e rsity -sch ak elin g. 4. H et effect van een drem pel even redig m et het gecom bineerde signaah W a n n e e r w e tw e e d rem p elsp an n in g en d = + [ï q to e p a sse n, w o rd t de kans op een goed signaal /» W = - P e-*' dx. i n ) q Evenzo de kans op een com plem entair signaal p i* 9 W c = 2 I e- ** d x. I n J - OO W a t e r o v er b lijft, dus I W g W c is de k an s op a fk e u rin g van h et signaal. N u h eb b en w e a l aangenom en, d a t de m engverhouding bij de d iv e rsity k on w o rd e n a a n g e p a s t a a n de ogenblikkelijke fadingto e s ta n d d e r b eid e deelsig n alen, en h e t g eeft dus w einig e x tra com plicaties als w e k de d rem p el a a n p a sse n bij deze to e sta n d. V rlopig nem en w e de drem pelspanning m aar eens evenredig

5 Optimale condities vr telegrafieontvangst 159 a a n de re su lte re n d e sig n aalsp an n in g, dus ^ q - - y p ^ s. D e k an s op een goed signaal bij een bep aald e s is nu w g (s) = e~x2d x y. (y i ) 9 y en de kans op een com plem entair signaal (y + D y* 9 W c (s) = y» j - D e k an s op een goed sig n aal gem iddeld o v er alle w a a rd e n van s, w aarbij de kans op een bepaalde s in rekening is geb ra c h t w o rd t nu p i I I W r = I Wg (s)er* = + ' ( I - + q \ 4a3 2at P2 w a a rb ij cf I + (y i )2 D e k a n s op een co m p lem entair sig n aal eveneens gem iddeld o v er alle w a a rd e n v an.5* m et h e t goede gew ich t w = ƒ w c (s) e~s s ds = \ - ( I + 7 ] - / TT+ q \ 2 b w a a rb ij I + {y + i) P : r W a n n e e r geen d rem p el w o rd t to e g e p a st (y = o) w o rd t d it W, = rendem ent = i + P 3? 2+ 2/5 y p* + q* W c = foutenkans = l P 3 ^ + ^ i p* + q* 4P2 + 4?! In de volgende ta b e l zijn deze w aarsch ijn lijk h eden b e re k e n d v o o r 7 = 0, 7 = by= h 7 = f en 7 = 1 In h et la a tste geval, y = I, dus drem pelspanning gelijk aan sig-

6 Ka l^a K. Posthumus n aalsp an n in g, is de k an s op een goed 50 %. V= ~ signaal natu urlijk steeds 3 ~ 4-2 y w, W, w W, w, w. 0,942 0,058 0,896 0,034 0,813 0,020 0,678 0,012 0,992 0,008 0,980 0, ,002 0,813 0,001 I 0,998 0,0019 0, , , , i o-5 0, , , IO-6 1, o, , o-6 0, IO 6 1, , o-6 0, IO"6 0, IO-6 y = i w.. w. m.0,5 0,008 o,5 66. IO O 0, o,5 I8.IO -6 0,5 89.IO -7 N o e m = u f ( y - O2 'SKfg = r] rendem ent 4- \u (i + u)~3/2 + ^ (i + u)~l/2 V o o r ^ «I w o rd t 3 5 i o 5 r] l u2 H enz. ió ió 256 c72 E venzo m et = v P (y + 0* "W c l-- 4Z/(1 v )~3/2 (i + v)~lh, vr v <C<C I w ordt S I S ^4.... enz E ffect van onderbreking gedurende perioden van slecht com binatiesignaal* D e (zeer w einig v rk om en de) p e rio d e n v an gelijktijdige diepe fad in g v an de beid e signalen (s klein), d ra g e n veel bij to t de toutenkans, en niet veel to t h et rendem ent. W e zullen o n d erzoeken of h e t van v o o rd eel is, b en ed en een zek ere w a a rd e van sy uit te schakelen, c.q. een andere drem p elw aard e te kiezen. W a n n e e r w e u itsch a k elen b en ed en = j 0, d an k rijgen w e : 00 Wr =f] = I W g (s) tr* s ds. W a n n e e r w e ev enals o n d e r 4 stellen a2 = I + (i y) f

7 Optimale condities vr telegrafieontvangst 161 w o rd t d it na enig gecijfer w, = 7 = (i + W f ( X I 2 tf: / SQ E venzo, m et & = i + (r + i): f W e = ( i a i )} e~so( I + s0) + y æ2 - I X I y Jo (<^2 - o)^_i (i + -f0) - y 1 x x In de ta b e l zijn deze functies berekend vr 7 = 0, dus zonƒ d e r drem pel en verschillende w a ard en van ^*0 en P -! P 2 / 2 Sa W r W w O 0,942 0,058 0,992 0,008 0,1 0,942 0,058 0,992 0, ,938 0,054 0,985 0,006 I 0,871 0,038 0,907 0, ,402 0,0035 0,405 I 8.IO- 7 P = 3? W, 0,998 0,002 0,998 0,002 0,989 0,001 0, ,406 2, W a n n e e r w e in de e e rste kolom de w a a rd e n vergelijken v o o r V 2j 0= 0 en ]/ 2i*0 = 0,5, d an zien w e d a t in»het la a ts te geval W, + W, = 0,992 is. ( I] U itgeschakeld is dus gedurende. \ q / 0,008 van de to ta le tijd, w a a rb ij h e t a a n ta l goede signalen is v erm in d erd m et 0,004 en h e t a a n ta l fo u ten eveneens m et 0,004. G a a n w e v e rd e r d an zien w e d a t bij ]/ 2s0 = I u itg esc h ak eld is g ed u ren d e 0,091 v an de to ta le tijd, w a arb ij h e t a a n ta l goede signalen is v erm in d erd m et 0,071 en fo u ten m et 0,020 v an h e t to ta a l. H ierb ij is dus h e t re n d e m e n t v erm in d erd v an 0,942 to t 0,871 en h e t a a n ta l fo u ten van 0,058 to t 0,038. W e zullen d it zeker een verbeterin g m oeten noem en, d a a r een foutenpercenta g e van 0,038 nog veel te hg is. G a a n w e nog een s ta p v e rd e r, nl. to t / 2s0 = 2, d an w o rd t e r u itg esc h ak eld g ed u ren d e 0,594 van de tijd. H e t a a n ta l goede signalen v e rm in d e rt m et 0,540 en h e t a a n ta l fo u ten m et 0,054. H e t re s u lta a t is d an een re n d e m e n t van 0,402 en een a a n ta l fo u ten van 0,0035, w a t m en verm oedelijk toch liev er zal h eb b en d an een re n d e m e n t v an 0,942 bij een a a n ta l fouten van 0,058.

8 162 K. Posthumus D eze w a a rd e n h o ren bij een d rem p el O. W e h eb b en v ro e g e r gezien, d a t bij deze zelfde signaal-ruisverhouding = i, w an - q neer niet gedurende de slechtste transm issie w o rd t uitgeschakeld, dr h et aanbrengen van de drem pel eveneens de foutenk an s k a n w o rd e n v erm in d erd. Bij een d rem p el 7 = 1 is h e t re n d e m e n t re e d s g e d a a ld to t 0,5 en de fo u ten k an s nog altijd 0,008. In d e rd a a d ziet h e t e r dus n a a r uit, d a t u itsch akelin g g e d u ren d e de slech te tra n sm issie p e rio d e n b e te r re s u lta a t geeft d a n h e t a a n b re n g e n v an een d rem p elsp an n in g ev en red ig m et de q u asistatio n n aire signaalspanning. N o g s te rk e r s p re e k t d it bij H ierbij hebben we : I 00 G een drem pel / 2s0 = 0 W? = 0,998 W = 0,002 zs0 = 0,5 W, = 0,989 W c = 0, Sa = I W.e = 0,909 W r = I 8.IO-5 ] / 2,0 = 2 W f = 0,406 W c = 2,7 X 10 M e t drem pel, m aar s0 = O (geen uitschakeling) y O W r = 0,998 W c = 0,002 7 =,5 = 0,980 W c = W, = 0,896 W c = II OLn y = I 1 1 Ï-O 0 II W r = I 4.IO-5 6. O ptim ale afkeurdrem peh W^e zouden nog m eer form ules k unnen afleiden w a a rb ij y in p la a ts van één sp ro n g v an y = c op y 00 m e e rd e re sp ro n g en v e rto o n t v an de ene c o n sta n te w a a rd e op een a n d e re. In p la a ts d a a rv a n w illen w e n a g a a n w a t h e t r e s u lta a t is, als w e y van h e t q u a sista tio n n a ire sig n aal op de m eest gunstige wijze la te n a fh a n g e n, w a a rb ij dus de d rem p elsp an n in g d y p s n iet m eer evenredig is m et h et q u asistatio n n aire com binatiesignaal p } s. H oe k de gevolgen zijn v an een d alin g van h e t rendem ent) en een dalin g v an h e t a a n ta l fo u ten, altijd zal bij de b eo o rd elin g een b e p a a ld e stijging van h e t re n d e m e n t A W, een b e p a a ld e stijging v an h e t fo u te n p e rc e n ta g e A W r com penseren. W aanneer nu h e t v erlo o p van de d rem p elsp an n in g o p tim aal m o et zijn, dan m oet bij elke w a a rd e s vr kleine virtuele v eran d erin gen van de drem pel die verhoudin~ ë ^ g tu ssen de ren d e - A W c

9 Optimale condities vr telegrafieontvangst 163 m en tsd alin g en fo u ten d alin g b e sta a n. W a n n e e r d it nl. h e t g e v a l is, d an is bij elk a n d e r v erlo o p v an d als f( s ), d a t d ich t bij de gevonden functie ligt, de b eo o rd elin g gelijk, en is dus in d e rd a a d deze functie een optim um. W aanneer w e ons v e rd e r v an h e t optim um v erw ijd eren, zal n a a r de ene k a n t h e t re n d e m e n t stijgen, m a a r h e t a a n ta l fo u ten m eer stijgen d an w a t als e q u iv a le n t w o rd t b esch ouw d, te rw ijl n a a r de a n d e re k a n t h et a a n ta l fo u ten w el d a a lt, m a a r h e t re n d e m e n t s te rk e r d a a lt, d an w a t als voldoende com pensatie h ierv o o r geld t. Bij een b e p a a ld e v erm o g en sfacto r s en d rem p el d = y p \ s is h et rendem ent = y P - f t o + D i * e ~ d t, en h e t fo u te n p e rc e n ta g e W c j e d t j y n! - ]) ç i s Bij een b ep aalde virtuele verschuiving van de drem pel d y is de d alin g in het ren d e m en t A W g = e ' cp / s d y, en de ] /71 q I H-p2 daling in het 1outenpercentage A W e = e ~ lr+1' S~q* ^ p y sdy. \n q W a n n e e r een b e p a a ld e eq u iv alen tiev erh o u d in g tu ssen deze beide w o rd t aangenom en, en w e deze verhouding F noemen, dan is dus exp { (y i)2 + (y + i )2s } = exp 4 y s = F P. F V o o r het optim um is dus ys constant. F = i l g F = L p 2s D e d rem p elsp annin g d yp ] s = L - en b lijk t dus n iet even- P \s redig m et de signaalspanning, m aar om gekeerd evenredig h iermee te m oeten zijn, w a t tro u w e n s in overeenstem m ing is m et par. 5, w a a r de drem pel is genomen bij kleine s (uitschakelen kom t overeen m et drem pel o o ). M e t substitutie van de nu gevonden w aard e vr y w o rd t

10 164 K. Posthumus W g o o ( s ) = ~ le * d t = - 1- / e -r d t :ji t. * j l P : ^ > v i s O '+ O 'r / s?l - +, - P t/ s P is s q <i f* i W c (s) = e~ 2 d t = e~'2 dt V "-o o J i n. -o o G em id d eld o v er alle w a a rd e n van s : W jr = I W g (s) e-*s ds = - j W g (s) e~s (s + i) + ƒ e~*(s + i) W g' (s)ds OO = - ^ e * L I (s + i) j - 3'2 h 4- + L s~ in P q s l l + r ) + ± L - l q2 ) s p 2 Eveneens gem iddeld over alle w aard en van i* m et ieders gew icht verdiscon teerd W c = e~2l (s 4- i) l)(s~3h - s~lh \ exp j j + 2 ixn f i r * O*/ p r p2) D e u itd ru k k in g e n w o rd e n iets p re ttig e r bij su b stitu tie / s = r, e r o n ts ta a t d an w,= / tt 2L I d r ql P (l r 2 1 1%/O W P q r 2 p ) exp p 2\ 2 r2 I + + r 2/>2 w< 7 2Z, 1 d r ( - 1^qL r2 Pr J \ q P q i 1 q L \ f / r 2 I I l + p 2 \ + L2q r 2/< 7. V erdere uitw erking van de form ules van par* 6* D eze p a r a g ra a f d o e t v o o r h e t b eto o g n iet te r zak e, m a a r de

11 Optimale condities vr telegrafieontvangst 165 gevonden u itd ru k k in g e n zijn op zich zelf in te re s s a n t, en w o rd e n hier dus verm eld. D o o r p a rtië le in te g ra tie leiden w e a f: - 2ar + 2 \ rn d r exp ( - ar* - = ƒ r* exp ar2 OO / nrn~x d r exp ( a r2 I%/O of / ( 2arn+1 4-2brn~3 4- nrn~x \ d r exp ( a r ) = o o ) D o o r su b stitu tie a r2 = v inden w e : U rn d r exp I ar2 r'* j U it (2) v o lg t v o o r n O d r exp j o «+ 2 a b \- +1 b C d r ar2 exp ( ar2 a! r À o D a a rn a v o lg t u it (1) v o o r n I 2 ar b i j d r exp I - a r ) = o d r exp ( a r ) (2) 2a ƒ r 2 afr ( a r 2 = d r exp ( ] 4- en m et behulp van (3), i b 4-2b I exp ar V /* = ( i + 2 y ab ) d r exp I 2 e o (3)

12 166 K. Posthumus M e t behulp van de betrekkingen (3) en (4) kunnen de in tegralen van par. 6 nu geheel w orden u itg ed ru k t in d r exp r* I + /2\. r, r + D p i r < en w e behoeven dus alleen nog m a a r r d r exp [ ar* I te b erek en en. W e gaan hiertoe uit van een iets gewijzigde in teg ra al a H ] d r b / 7\ exp / a b r dz T n \ ( * / exp ( z* 2 ]/ ab) = e~*^ab H ierb ij is z r ]/ a ]/ b r M e t b eh u lp van (3) [dr ( l/ a 4- y b. y j y» J \ ^ ( ar2 y jz D us OO y exp = r * i ab I i d 7 r exp l b \ e 2y<Z<! ar JT 2y i / /* d r l b ar2 } JT J r 2 o ab 2 y b i n ft 2 1! a \ d r ia I (5) (6) (m et behulp van (3)),. 2 y r 2 ^ # r 2 ^\ = y-rf. y^ (7) y^r j \ r* ] \a (m et behulp van (4)) O p m e rk in g : (7) en (6) kunnnen k uit (5) w o rden afgeleid dr

13 Optimale condities vr telegrafieontvangst 167 d da of db / r n d r exp - a r ] = / r w+2 d r exp ar2 rn d r exp [ - W e zijn nu in h et bezit van de nodige form ules om de b e trekkingen van p ar. 6 v erd er uit te w erken. D o o r vergelijking zien w e d a t hierbij a = I -t- - ; b ld. q2 p 2 ^V e verkrijgen nu: X fp ' + r Y i + + i + i q*l X 4(/2+ r)i I I + exp 2 L i l y /'2 + P 1/ y / 2 + p1 p 2 + p P W c =,, i + i ^ X + 4 (Z*2 + q*) \ X _ 1 1 I p i P1 + q* / 2 + ÿ2]^ /» T e r co n tro le b e re k e n e n w e d dl W g d W, d L d W c dl 1 2 L ( I + yv 2 + en d W dl c - L p 2 (p 2 + q2) 1 2 u p (p 2 +? 2) 3/2. x i i - Æ + Z p L / 2 (/> 2 + <72) 1 /(/>2 + r ) 3,2. X I + V ^ exp 2 Z, X - 2 Z, X dus = e*l. c zoals h et behrt. d L dl D e beid e form ules v o o r en w, m et p a ra m e te r Z, geven dus tevens h et verb an d tussen W, en W c vr h et m eest gunstige drem pelverlp. Bij een bep aald rendem ent W^- kunnen (8) (9)

14 168 K. Posthumus w e L en d a a ru it WA b e re k e n e n en h e t is d an op geen enkele wijze mogelijk om een foutenpercentage te bereiken, d a t kleiner is. Im m ers la te n w e een a n d e r v erlo o p v an de d rem p el aan nem en, d a t in tw e e kleine am p litu d eg eb ied en a fw ijk t, en w e l in h e t ene gebiedje n a a r boven, en in h e t a n d e re gebiedje n a a r ben ed en, en w el zó d a t gelijk blijft. In h e t ene gebiedje is d an Aj (positief) < e*l A xw f (positief) In het tw eede gebiedje is A 2W g! (negatief) > e*l A 2W Cj (negatief) W a n n e e r A xw c = A 2W r, en w e tellen d it op, d an w o rd t 0 = A W. < A W, o H e t a a n ta l fo u ten is dus toegenom en. V o o r e^l I, h eb b en w e A = A WA D it kan alleen, w an n eer de beide drem pels vlak bij e lk a a r liggen, dus d rem p elsp an n in g = O v o o r alle am p litu d en. V o o r L O m oeten w e dus de vroegere form ules vr y O terugvinden. W e vinden W A = rj = P ]/ />2+ q P W c = y P* + q* terw ijl w e vroeger vonden W P I q \ 4^3 - i + I H a 1 + _ } 4 (P1 + t ) f P 4 (P* + q2) + i + i p 2 w a a rb ij a'2 = l + P en n a tu u rlijk WA = 1 WA- In d e rd a a d zijn beide form ules gelijk. O p geen enkele w ijze is h e t dus m ogelijk om h e t re n d e m e n t bij drem pelspanning = O te evenaren, zonder een hoger fo u ten p ercen tag e te hebben. D a a r e c h te r op zichzelf h e t re n d e m e n t al nit hoger kan zijn dan bij drem pelspanning = O geeft dit geen nieuw s. Bij and ere w a ard en van L krijgen w e : P_ IIi1 II II II to 1 + H 'ët 1H A tol» 1* + r-c (N s \L {i2- oj

15 Optimale condities vr telegrafieontvangst 169 L = 0 W V = 0,942 W c = 0,058 lg W t = - 2,85 L = 0,1 0,918 0,042-3,15 L = 0,2 0,900 0,0301-3,50 L = 0,3 0,873 0,0210-3,86 0,848 0,0145-4,23 L = 0,5 0,818 0,0098-4,58 L = 0,75 0,748 0, ,62 L = 1 0,673 0, ,65 L = 1,5 0,532 0, ,79 L = 2 0,410 0, ,00 II OJ-, V r w orden de form ules l i l V 5 + L L = 0 W e = 0,992 W c = 0,008 L = 0,5 0,974 0,00166 L = 1 0,951 0, L = 1,5 0,917 4,5.10-s L = 2 0,882 6,6.10-* L - 2,5 0,841 <O > o 1 L - 3 0,798 1,26.10"7 In de grafiek is ÿ W e= - 4,82-6,39-8,16-10,01-11,92-13,87-15,85 uitgezet als functie van W,, en w el vr ' - = I en = 2. H ierb ij is krom m e A h e t optim um, krom m e B q q g eeft h e t v e rb a n d v r y o, w a a rb ij w o rd t u itg esc h ak eld bij een zek ere am p litu d e w elk e is g e v arieerd, krom m e C s te lt v r y c o n sta n t v o o r alle am p litu d en, en deze c o n sta n te w a a rd e is gevarieerd. D uidelijk is te zien, d a t de drem pelvariatie omgek e e rd ev enred ig m et de am p litu d e (optim um ) een zeer g ro te w inst geeft. 9. O ptim ale drem pelvariatie zonder diversity* D e beschouw ingen w a a ru it een d rem p elsp an n in g om gekeerd ev en red ig m et de am p litu d e volgde, gelden o n v e ra n d e rd w a n n e e r geen diversity w o rd t toegepast. P let enige verschil is, d a t dan

16 170 K. Posthumus W V / Wg (s) e~5 ds en n ie t / W g (j-) e~s s ds H e t re s u lta a t h ie rv a n kunnen w e ineens opschrijven, d o o r u it de eindform ules van p ar. 8 enkele term en w eg te laten. W e verkrijgen d an : W^ = w,= p 2 y / 2 + q* P 2 y /2+ <t exp 2L ^ i - Z / 2 + ^2\ exp - 2 h + Ï Z ± Z ) G em akkelijk overtu igt men zich d a t k hier dl = ^ z o a l s b e h o o r t dl V o o r Ç w o rd t = 0 W.f = 0,854 W c = 0,146 lgw, = - 1,923 =. 0,1 0,779 0,090-2,406 = 0,2 0,723 0,0554-2,889 = 0,3 0,665 0,0343-3,371 0,613 0,0211-3,854 = 0,5 0,563 0,0130-4,337 = 0,75 0,458 0, ,544 = 1 0,368 0, ,751 II O> JU V o o r = 2 w o rd t 9 W c =

17 Optimale condities vr telegrafieontvangst 171 = 0 = 0,947 IIL 0,053 l g V J c = - 2,94 L = 0,5 0,840 0, ,06 L = 1 0,747 7, ,18 L = 1,5 0,663 9, ,29 L = 2 0,590 11,1 o- 6-11,41 L = 2,5 0,524 13, ,53 L = 3 0,466 16, ,65 In fig. 2 is u itg ezet vr t = I en P = 2 : <1 <1 W c als f( W jr ) v o o r o p tim aal d rem p elv erlo o p en w el krom m e I v r d u b b ele d iv e rsity (gelijk a a n krom m e A in fig. 1) en krom m e i i zo nd er diversity. D a a r deze beide krom m en optim ale drem pelaanpassing v e r o n d erstellen, geven zij in zek ere m ate de a b so lu te v e rb e te rin g w eer, w elke dr de diversity te bereiken is. H oew el d it een zeer grote facto r is, bij p = 2 en = 0,8 is h et a a n ta l fouten i1 e10 m aal k lein er, zien w e toch d a t krom m e I v o o r P = I (d u b b ele <1 d iv ersit3^) nog iets slechter is dan krom m e II vr P = 2 (geen <1 d iv ersity ). W e h eb b en dus d o o r de d u b b ele d iv e rsity nog n ie t een v e rb e te rin g van 6 db in sig n aal-ru isv erh o u d in g b e re ik t. D it is k een gevolg van h et feit, d a t de optim ale d rem p elaan p assing (om gekeerd evenred ig m et sig n a a lste rk te ) een nog g ro te r n u t h eeft als m en geen d iv e rsity to e p a st, im m ers de p erio d en m et kleine sig aalsterk te kom en dan relatief m eer vr. O m d it num eriek nog iets d u id elijk er te zien, geven w e nog de form ules die gelden zo n d er d iv e rsity m et een c o n sta n te drem - p e lfa c to r y. W e zien gem akkelijk, d a t d it dezelfde form ules zijn als in par. 4 vr dubbele diversity w erden gevonden, alleen verd w ijn en D u s : 1 1 de term en m et r en - a Ó b7ó W r = * = *+<! - y ) P- P'1 1 CV = I 4 ( 7 - I ) 2-2 Cl W,= P i i - C1 + y) -. à = i + (y + O -. q 20 In fig. 2 is in krom m e II W c als f ( W ^ ) u itg ezet volgens deze V q2

18 172 K. Posthumus lg Wc IA s V * «MHV». ^» C X \ Sr- B [ s ' - P =1 X \»mm*«at * «n«c q N X Li. A \ % V } t. N V \\ % Sr- K va Ni_ r A \ V*' \ 'N. " x 1L_ B \ \ p q =2 \ 1 v \ A 1 0,9 0,8 0,7 0, ,4 Wg F ig.1. V e rb a n d tu sse n a a n ta l d o o rg e la te n fo u te n ( W c ) en re n d e m e n t ( W. ) bij n o rm a le fa d in g en d u b b e le d iv e rsity. A D rem p el om gekeerd ev en red ig m et signaal B D re m p e l v a n 0 n a a r o o b e n e d e n een b e p a a ld e s ig n a a ls te rk te C D rem p el even red ig m et signaal. form ules, en w el v o o r = I en = 2. In d e rd a a d b lijk t d a t k Q <1 zo n d er d iv e rsity de v era n d e rlijk e d re m p e lfa c to r (d rem p elsp annin g o m g ekeerd ev en red ig m et de q u a si-sta tio n n a ire am p litu d e) een zeer g ro te v e rb e te rin g geeft. V a n z e lfsp re k e n d lig t h e t r e s u lta a t bij absolu ut constante drem pelspanning tussen II en II* in, en

19 Optimale condities vr telegrafieontvangst 173 F ig. 2. V e rb a n d tu sse n a a n ta l d o o rg e la te n fo u te n ( W f ) en re n d e m e n t ( W, ) I N o rm a le fa d in g, d u b b e le d iv e rsity, d re m p e l o m g e k e e rd e v e n re d ig m et com bi n a tie s ig n a a l II N o rm a le fa d in g, geen d iv e rsity, d re m p e l o m g e k e e rd e v e n re d ig m et sig n a a l I la N o rm ale fading, geen d iv ersity, d rem pel evenred ig m et signaal. h e t is dus b e te r de d rem p elsp an n in g c o n sta n t te la te n, d an deze de am plitude te laten volgen. D a a r in de grafiek de w a ard en van y niet verm eld zijn, volgen de krom m en hier k in tabelvorm.

20 174 K. Posthumus P = I Ç y = 0 w = 0,854 W c = 0,146 I g W c = - 1,92 v = ï 0,800 0,109-2,22 y = \ 0,723 0,083-2,49 y = ï 0,621 0,066-2,72 y = i 0,500 0,053-2,94 2 y = 0 0,947 0,053-2,94 y = i 0,916 0,036-3,32 y 1 = 0,853 0,026-3,65 y = î 0,723 0,029-3,96 y = 0,500 0,014-4, T o t slot nog enkele practische gegevens over h et verlp van de optim ale drem pelspanning. In p ar. 6 is gevonden d a t deze m o et zijn L -. D e q u a si-sta tio n n a ire (langzaam m et fa- Pl/s ding v a rië re n d e ) sig n aalsp an n in g ligt tu sse n p ] en p ]/ s + ds m et een w a a rsc h ijn lijk h e id e~s ds zo n d er d iv e rsity en e~s s ds bij tw eevoudige diversity, w an n eer hierbij de m eest gunstige m enging is to e g e p a st. D e d rem p el is dus om g ekeerd ev en red ig m et de sig n aalsp an n in g, en is gelijk a a n de sig n aalsp an n in g bij L = p of s L, dus bij p ]j s p 2 q 2 v o o r ws = L. <2 v o o r s = L en bij D e am p litu d e is d a a rb ij p y s q / L A n (n o rm aal-am p litu d e). jp 2 D e drem pelspanning m oet evenredig zijn m e t---- (a= am plitude). a H e t d o e t e r n ie t to e d a t noch q} de ru issp an n in g, noch de m eest gew enste L van tevoren bekend is, im m ers bij elke w illekeurige A n = q j L zijn de re s u lta te n o p tim aal, d.w z. bij h etzelfd e r e n d em en t is h e t op geen a n d e re w ijze m ogelijk m in d er fo u ten te krijgen, en bij h etzelfd e a a n ta l fo u ten is h e t n ie t m ogelijk om een b e te r re n d e m e n t te b ereik en. M e n s te lt dus eenvoudig p ro efo n d erv in d e lijk A n in, zó d a t h e t m eest g ew en ste com prom is v e rk re g e n w o rd t.

21 Optimale condities vr telegrafieontvangst 175 H e t k a n som s n u ttig zijn om de d rem p elsp an n in g en in te stellen, in overeenstem m ing m et een m eting v an de gem iddelde signaalspanning, hetzij lineair, hetzij k w ad ratisch. AVe h eb b en de sig n aalsp an n in g g esteld op p } s, w a a rb ij s langzaam v eran d ert- D e volgende w aard en gelden : 1. G een d iv e rsity. S ig n aalsp an n in g tu ssen p }1s en p / s + ds m et w aarschijnlijkheid e~s ds. G em iddelde energie : oc p 2 A e~s ds = p 2, z o d a t dus de k w a d ra tis c h gem iddelde sig- Jo n aalsp an n in g b e d ra a g t p. L in eair gem iddelde s p a n n in g : p i ^ s e~5 ds p n o 2. T w eev oudig e d iv e rsity. S ig n aalsp an n in g tu s s e n p (/ J' en p \ s + ds m et w aarschijnlijkheid s e~s ds. G em iddelde e n e rg ie : oc p 2 / s2 e s ds = 2p 2t z o d a t dus de k w a d ra tisc h e gem iddelde sigo n aalsp a n n in g b e d ra a g t p ] 2. L ineair gem iddelde spanning: o C on clu sie: Bij n ie t al te snelle fading v e rk rijg t men h e t b e ste re s u lta a t w a t re n d e m e n t te n opzichte van fo u ten b e tre ft, indien de drem - pelspanning w elke de afkeurgrens vr de signalen vorm t, omg ek eerd ev en red ig m et de sig n aalsp an n in g v e rlo o p t. D it g eld t zow el m et d iv e rsity als zo n d er d iv e rsity. E en c o n sta n te drem - pelspanning is, hoew el veel m inder gunstig, toch nog veel b e te r

22 176 K. Posthumus dan een drempelspanning w elke recht evenredig is met de signaalspanning. O nder de aanname dat bij de diversity de mengverhouding van de tw ee signalen optimaal is, w orden reeds zeer bruikbare resultaten bereikt als het signaal gemiddeld niet groter dan de ruisspanning is. Manuscript ontvangen op 4 februari 1958.

23 D eel 23 - N o The transistor, seen from within by J. C. van V essem *) Lecture delivered for the Nederlands Radiogentschap on 16th January Sum m ary A fte r th e first fe w h e c tic y e a r s o f tra n s is to r d e v e lo p m e n t, th e a llo y te c h n iq u e h a s h a d fo u n d th e m o st w id e s p re a d u se in tra n s is to r p ro d u c tio n. T h e n a tu ra l lim its o f th is c la s s ic a l p ro c e ss a re d isc u sse d in re la tio n to audio, R.F. a n d p o w e r a p p lic a tio n. T h e a u th o r d e sc rib e s th e la te r im p ro vem ents upon this technique resu ltin g from the in tro d u ctio n of o th e r m e th o d s, a n d d e v o te s sp ecial a tte n tio n to tra n s is to rs fo r h ig h e r fre q u e n c ie s a n d high p o w e r. A re v ie w is also g iven o f th e re la tio n sh ip b e tw e e n p h y s ic a l d esig n p a ra m e te rs a n d e le c tric a l p a ra m e te rs. 1. Introduction M a n y e le c tric a l engineers p ictu re a tra n s is to r as a,,b lack b o x, w ith a few te rm in a l w ires. In sid e th is box one finds an e q u iv a le n t n e tw o rk c ircu it w hich is sufficient to explain th e tra n sisto r's behaviour in m ost cases. Som etim es it is useful how ever, to c a st a glance inside th is box, an d to tr y to link th e electrical phenom ena w ith the physical ones observed inside. T his p h y sical p ictu re also explains to us the course w hich tra n s is to r p ro d u ctio n an d design have ta k e n, from th e beginning u n til to d a y. A t th e sam e tim e it w ill su p p ly th e in fo rm atio n w h a t m ay be expected to be developed and w h a t can be av ailable in the next y e a rs to come. 2. R ealisation of the transistor structure A lthough in the e a rly tra n sisto r d ay s the so called point- conta c t tra n s is to r w a s one of th e first p ra c tic a l designs an d since th e n m any o th e r tra n s is to r stru c tu re s h av e b een p ro p o se d (e.g. filam en tary tra n s is to r, field-effect tra n s is to r etc), u n til now only the junction tra n sisto r (p-n-p or n-p-n type) has found w id esp read *) N. V. P h ilip s G lo e ila m p e n fa b rie k e n, N ijm egen S e m i-c o n d u c to r D e v e lo p m e n t L a b o ra to r y

24 178 J. C. van Vessem use an d is being m ass-m an u factu re d e v e ry w h e re in th e w o rld. T h e re fo re th is a rtic le w ill re s tric t itse lf to th e p ro b lem s re la te d w ith junction tran sisto rs. T he tech n ical problem h ere lies in th e re a lisa tio n of a piece of m o n o cry stallin e germ anium w ith th re e regions of p-n-p o r n-p-n type conductivity, com bined w ith a gd control of geom etry and electrical properties. Lking back we see th a t the first know n m ethod to fa b ricate a ju n ctio n tra n s is to r (pulling a c ry s ta l o u t of a m elt, an d changing th e ty p e of c o n d u ctiv ity of th e m elt d u rin g th e pulling, b y a d d itio n of im p u rities of p o r n ty p e ) w a s n o t an e asy one. I t re q u ire d expensive g e a r an d one single c ry sta l y ield ed only a b o u t 200 tra n s is to rs. N e a rly all,,p u lled " ju n ctio n tra n s is to rs w ere of the n-p-n type. S h o rtly a f te r th e an n o u n cem en t of th e p u llin g " m ethod, th e a llo y " m eth od w a s p u b lish ed. H e re a p e lle t of an a c tiv a tin g m etal (e.g. indium ) is allo y ed w ith a p a r t of a germ anium single c ry sta l. I t dissolves th e germ anium lo cally an d, on cling, a th in la y e r of o p p o site c o n d u ctiv ity ty p e re c ry s ta llis e s, th u s form ing a p-n ju n ctio n, p ro v id ed w e select a su ita b le com binatio n of a c tiv a to r p e lle t a n d germ anium co n d u ctiv ity. W ith th e /-fo rm in g indium one n eeds n-ty p e germ anium single c ry s ta l m a te ria l, o r w ith 72-forming antim ony a / - ty p e cry stal. Fig. 1 show s a m icro p h o to g rap h of such an a llo y ed tra n s is to r stru c tu re. T w o indium p e lle ts h av e been allo y ed on b o th sides of th e 72-type germ anium c ry sta l. T he re c ry s ta llis e d a r e a show clearly. B y etching the tw o p-7i junctions have been m ade visible. T hey run p arallel to each other, w ith a piece of the origin al germ anium c ry s ta l in b e tw e e n. T his la tte r p a r t form s th e b ase of the tra n s is to r, the sm all p e lle t form s th e e m itte r an d th e la rg e r p e lle t th e collecto r. A s wdll be ex p lain ed la te r in th is a rtic le, th e c o n tro l of th is b ase w id th an d th e p erfectio n of th e recry stallised junctions form some of the main points of fa b ricatio n fo r th e allo y " p ro cess. N o w o u r choice of su ita b le / - o r 72- form ing elem ents w hich w ill b eh av e n ic e ly w h en being allo y ed in th e ab o v e d escrib ed m an n er is v e ry sm all. So sm all in fa c t, th a t p u re indium is a b o u t th e only elem en t to fulfil all conditions (e.g. su ita b le p h a se -d ia g ram, m elting poin t, d u ctility, etc) an d th is ex p lain s w h y m ost allo y tra n s is to rs a re of th e /-72-/ ty p e. B y th e use of b in a ry o r te rn a ry allo y s one has su cceed ed in p ro d u cin g n-p-n a llo y tra n s is to rs b u t th e b u lk of the production is of the p-n-p ty p e.

25 The transistor, seen from within 179 E W F ig. 1. E tc h e d m icro -se c tio n o f an a llo y e d g e rm a n iu m p-n-p tra n s is to r e m itte r in d iu m d o t; C c o lle c to r; G 7/-type g e rm a n iu m c r y s ta l; «b a se w id th ; R E re c ry s ta llis e d e m itte r regio n ; R C r e c r y s t a llise d c o lle c to r regio n. F ig. 2. E tc h e d m ic ro -se c tio n o f a b a d ly a llo y e d g e rm a n iu m ft-n-p tra n s is to r.

26 182 J, C. van Vessem bien t. O n ce th e d esig n er h as chosen th e m ax. a llo w a b le junction te m p e ra tu re, th ese th e rm a l re sista n c e s d eterm in e th e m aximum a llo w a b le co lle cto r d issip atio n. N o w a d a y s m ost E u ro p e a n tr a n sisto r m anufacturers tak e 75 C as the Tjmax (som etim es an occasio n al in crease to 90 C is p e rm itte d in th e ir specifications). W e w ill illu s tra te th e use ol 7 max an d th e rm a l re sista n c e fo r th e case of a p o w e r tra n s is to r: F o r a given pow er tra n sisto r a therm al resistance of I^ C Q p e r w a tt from ju n ctio n to envelope is specified, to g e th e r w ith a 7 / max of 75 C. A n o rm al h e a tsin k h as a th e rm a l re sista n c e of ± 3 C p e r w a tt f rom h e a tsin k to am b ien t. T o ta l junction te m p e ra tu re rise is C 7 w a tt b e tw e e n ju n ctio n an d am bient. F o r the max. collector dissipation a t 50 C am bient w e read ily calculate 5 w a tt. A t 25 C am bient: = = I o w a tt. V ario u s m anufacturers use different w ay s of specifying d issip atio n. A re lia b le m eth od is to p lo t m ax. co llecto r d issip atio n ag ain st m ounting base tem p eratu re (fig. 3). H ere it is left to the M o *, p e rm issib le c o lle c to r d issip a tio n (w atts) F ig. 5. D is s ip a tio n as a fu n c tio n o f m o u n tin g b a se ( = stu d ) te m p e ra tu re fo r a O C 16 ty p e p o w e r tra n s is to r Mounting b a s* tem perature( c) u ser, how to design a h e a tsin k. O u r exam ple show s h o w ev er, th a t the heatsink becom es very im p o rtan t for high-pow er tra n sisto rs. If e.g. w e could im prove o u r h e a tsin k from 3-J- to I C /w a tt, w e c a lc u la te a t 25 C : = 20 w a tt in ste a d of 10 w a tt. i f i + 1

27 The transistor, seen from within 183 w e spoil th e q u a lity of th e h e a tsin k by a b a d th e rm a l c o n ta c t (e.g. 6- C / W ) w e find: ^ = 6 w a tt. 12 T ^2 A lso fo r th e rm a l s ta b ility pro b lem s this th e rm a l re la tio n sh ip is im portant S ta b ility, life C o m p a re d w ith a vacuum tu b e w h ere th e cath o d e m ay lo se its em ission, th e tra n s is to r finds itse lf in a fa v o ra b le position. P hysically seen, the em itter w ill keep the sam e efficieny th ro u g h o u t life. V acuum is u n n ecessary, b u t a gd en c ap su latio n is im p o rta n t. T he sen sitiv e p a r t of a tra n s is to r (o r a diode) is its su rface. T he su rface condition influences th e value ol a an d (or) th e value of th e co llecto r cuto ff c u rre n t stro n g ly. In jecte d c a rrie rs m ay end th e ir life on th e su rface b efo re th e y re a c h th e collecto r. A ny change in th e su rface reco m b in atio n velo city w ill produce a change in a. N ow the surface ow es its p ro p e r ties to c e rta in a d so rb e d la y e rs 2). T e m p e ra tu re changes of the sem iconductor itself (such as are produced b y continuous opera tio n a t high junction te m p e ra tu re s) m ay affect th ese su rface conditions and so change the am plifying p roperties. B y p re tre a tin g th e c ry s ta l su rface h o w e v e r (e.g. w ith v ario u s so rts of b ak es) su rface conditions m ay be c re a te d w hich a re sta b le a t ju n ctio n te m p e ra tu re s of 75 C to 9 c C. If one o p e ra te s th e tra n s is to r a t a lo w e r ju n ctio n te m p e ra tu re h o w ev er, th e above m entioned problem becom es less im portant. A s a consequence of th e sen sitiv ity of th e surface th e tra n s is to r w ill also change its properties, w hen harm ful vapours from o u t side (e.g. excess w a te rv a p o u r) can re a c h th e su rface on acco u n t of a non-h erm etic seal. F o r th is re a so n a glass envelope form s an alm ost ideal encapsulation : a. I t is absolu tely herm etically sealed ; b. D u rin g sealing no h arm fu l v a p o u rs a re re le a se d (as in the case of soldering a m etal can w ith a solder-flux 1 1). F o r h e a v ie r ty p e s, such as p o w e r tra n s is to rs, w hich need a m e ta l-b a se as a h e a tsin k (ty p e O C 16) th e v ario u s m eth ods of cold -w elding o r cold-sealing also fulfil th e conditions m entioned above. D u rin g life th e su rface co n d itio n s m ay change, w h en th e tra n s is to r h as been o p e ra te d d u rin g a long tim e a t a v ery high junction tem p eratu re. This effect w ill show v ery clearly, w hen

28 184 J. C. van Vessem a m a n u fa c tu re r uses a v e ry low su rface reco m b in atio n velocity. T hese su rfaces w ill a lw a y s change slow ly, show ing a d ecre ase of a. S p ecially a t low c o lle cto r c u rre n ts th is effect becom es pronounced. A t high collector currents, w here the em itter efficiency m ainly w ill d eterm in e th e value of a, aging effects a re less serious. T hus, p lo ttin g a vs. co lle cto r c u rre n t w e find th a t aged tra n sisto rs show a flatter curve th an unaged ones. (fig. 4). E ffe c t o f ag in g u p o n th e c u r r e n t am p lificatio n fa c to r (a ) o f a m ed iu m p o w e r tra n s is to r 1 he g e n eral tre n d n o w a d a y s is, to use a r a th e r sm all ju n ctio n distance. This w ill give a high a value. A fte r preaging or p re b ak in g th e su rface reco m b in atio n v elo city is in c re a se d h o w ev er, th u s red u cin g a a t low c u rre n ts to th e n o rm a l value. A t h ig h er co lle cto r c u rre n ts th e a rem ain s re la tiv e ly high becau se su rface recom bination is th ere less im p ortant. G e n e ra lly it can be said th a t th e m o st s ta b le p erfo rm an ce can be obtained by com bining a low junction operating tem pera tu re w ith a gd preaging process. The am azing thing, how ever, is th a t m o st p ro fe ssio n a l (o r in d u s tria l ) u se rs of tr a n sisto rs tr y to specify a h ig h er o p e ra tio n te m p e ra tu re th a n th e Tj of 75 C w hich is m o stly used fo r e n te rta in m e n t ap p licatio n s. This is co n trad icto ry w ith the physical effects sta te d above W ith th e m u ltitu d e of m eth ods used, to specify fourpole p aram eters, it is not very easy to try to re la te each of

29 The transistor, seen from within 185 them to direct physical effects. T herefore w e w ill re stric t ourselves to some of the m ost directly im p o rtan t p ro p erties : B ase resistance T his can be seen as th e re sista n c e fo r th e c u rre n t flow from som ew h ere in b e tw e e n th e tw o ju n ctio n s, to th e b a se co n tact. A n e x a c t c a lc u latio n is v e ry difficult, b ecau se n o t e v e ry p a r t of th e b ase h as th e sam e c u rre n t d e n sity an d also b ecause the Tbb>D C value w ill differ som ew hat from the value a t higher fre quencies. G e n e ra lly th e g eo m etry h ere d eterm in es th e ab so lu te value, to g e th e r w ith th e re s istiv ity of th e b a se m a te ria l used. C irc u la r b a s e -ta b s, sm all d istan c e from b a se -ta b to e m itte r an d low re s is tiv ity m a te ria l lo w e r th e b ase re sista n c e. S m all ju n ctio n d ista n c e ( W ) a n d h e a v y etch ing of th e tra n s is to r su rface (gives thin ner germ anium lay er) w ill increase the base resistance. Som etim es th e use of diffused su rface la y e rs w ill lo w e r the Tbb1 w ith o u t affecting th e co llecto r c h a ra c te ristic, b u t w ill lo w e r th e e m itte r b re a k d o w n v o ltag e) C apacity F o r m any a p p licatio n s th e c o lle cto r-to -b ase c a p a c ity is an im p o rta n t p a ra m e te r. S om etim es it is n e c e ssa ry to n e u tra lise this c a p a c ity, e.g. w h en using n o rm al allo y R F tra n s is to rs in I.F. circu its a t 455 kc. T his c a p a c ity is form ed by th e e le c tric a l double la y e r b e tw e e n co llecto r an d b ase. F o r a given co llecto r v o ltag e it d ep en d s upon th e re s istiv ity g of th e b ase m a te ria l (p ro p o rtio n a l to - y = ) an d in creases p ro p o rtio n a lly w ith th e co lle cto r a re a. T he e m itte r junction c a p a c ity becom es im p o rta n t fo r v ario u s ty p e s of high frequen cy tra n s is to rs, w h e re it red u ces th e cutoff frequen cy. 4. C hoise of production techniques L king b ack into th e h is to ry of tra n s is to r d ev elo p m en t it can be said th a t th e p ro cess of alloying an indium p e lle t onto an n-type germ anium single c ry s ta l w a s fo r th e tim e being a v ery a ttra c tiv e m ethod. T he indium dissolves th e germ anium d u rin g th e heating cycle. U pon cling the germ anium recrystallises, form ing

30 186 J, C. van Vessem a P- ty p e re g ro w th la y e r (fig. 1). T his p ro cess does n o t re q u ire th e com plicated eq u ipm en t w hich th e g ro w th of n-p-n c ry sta ls in a pulling fu rn ace n eeds, b u t can be p erfo rm e d in a sim ple fu rn ace. A s a p ro cess h o w ev er, it p o ssesse d som e p a rtic u la r lim itatio n s, w hich explain th e tre n d tra n s is to r d ev elo p m en t h as ta k e n. The essential problem s of the process are : a. C o n tro l of th e p lan e of p e n e tra tio n. b. C o n tro l of th e d istan c e b e tw e e n tw o p la n a r ju n ctio n s c. C o n tro l of th e g eo m etry (e.g. of the germ anium a re a w hich has been w e tte d by the m olten indium ). T o g e th e r th ese p ro b lem s re p re s e n t th e difficulty of th e alloyprocess. A s fig. 2 show s, w e w ill n o t a lw a y s find a p la n a r ju n ctio n a f te r re c ry s ta llis a tio n. T h ese tra n s is to rs m o stly h av e a high leak ag e c u rre n t b e tw e e n c o lle cto r (o r e m itte r) an d b ase. A lso th e a can be v ery low. If th e ju n ctio n s a re p la n a r an d p a ra lle l, b u t th e a v e ra g e w id th IV is t larg e a fte r re c ry sta llisa tio n, th e a an d fca w ill be t low. E m itte r an d co llecto r c h a ra c te r istics can be v ery gd in th is case (fig. 5). In fig. 6 a n o th e r a lte rn a tiv e can be seen. H ere th e ju n ctio n w id th W is c o rre c t, th e ju n ctio n s a re p la n a r a n d p a ra lle l, b u t b a d ly cen tered. A s a re s u lt n o t all in jected holes w ill re a c h th e co llecto r an d a w ill be pr. R ev erse c h a ra c te ristic s m ay be norm al. A s a consequence of th ese p ro b lem s w e can u n d e rsta n d th a t th e la rg e r th e re c ry sta llise d p lan es, th e m ore difficult it is to produce a flaw less tra n s is to r. T he sm aller th e ju n ctio n d istan c e, the m ore chance th ere is of a local sh o rtcircu it betw een colle c to r an d em itte r. A nd finally the sm aller th e co lle cto r an d em itter pellet, the g re a te r the chance of m isalignm ent. T h is m eans th a t th e e a sie st p ro d u ctio n to s ta r t w ith is : m e dium size ju n ctio n s an d as larg e a b ase w id th as possible. So th e first allo y tra n s is to rs w hich w e re m a rk e te d in 1953 h ad low cutoff f requencies, w ith medium to low a, and no p o w er h an d ling cap acity. T he n e x t step s w e re to allo y la rg e r ju n ctio n s (fo r p o w e r o u tp u t sta g e s) an d sm all ju n ctio n s w ith sm aller b a se w id th s (fo r h ig h er freq u en cies). A t the m om ent th e n a tu ra l lim its of th ese cla ssic a l fa b ric a tio n m eth o d s a re w ell know n. F o r p o w e r tr a n sisto rs w ith cu to ff frequen cies of a b o u t K c ( f c a ), th e collector dissipation, dependent upon am bient tem p eratu re, w ill

31 The transistor, seen from within 187 F ig. 5. M ic ro -se c tio n o f an a llo y e d p -n p tra n s is to r w ith t la rg e ju n c tio n d is ta n c e M ic ro -se c tio n c o lle c to r H i f lg. 6. of an alloyed tra n sisto r and em itter, bu t wi th co rrect w ith b a d ly c e n te re d ju n c tio n w id th.

32 188 J. C. van Vessem v a ry b e tw e e n a few and some 20 o r 30 w a tts, fo r R F allo y tra n s is to rs wl th a b o u t IOO mw d issip atio n, th e cu to lf frequencies w ill range betw een + 5 and 25 M e. T h ose lim its being know n, it is of in te re s t to discuss the possi biliti es fo r the n e a r fu tu re, and to see how th ese lim its can be overcom e an d how the fields of higher freq u en cies an d higher pow er dissipation m ight be invaded. 5. T he transistor for higher frequencies A s h as been p o in ted out a lre a d y, th e fca is in v e rsely p ro p o rtio n a l to th e IF 2. I t is h o w e v e r im possible to red u ce the base w idth indefinitely. F irstly because the a lloy ing becom es p ra c tically im possible, secondly b ecau se th e d ep letio n la y e r o f the co llecto r ex te n d s in th e d irectio n of the e m itte r ju n ctio n. W h e n the co llecto r v o ltag e is in creased, the d ep letio n la y e r sh o rtcircuits the tra n sisto r from collector to em itter (punch through). Also, if one w ants to increase the fca it shou id b e rem em bered th a t finally not the fca determ ines the perform ance or figure of m erit, b u t th e com bination of fca, r^b- an d Cb'c, the cu to ff freq u en c3r, b ase re sista n c e an d co lle cto r c a p a c ity. T he follow ing m easu res can be ta k e n in o rd e r to im prove th ese th ree p a ra m e te rs fca im provem ent T he cu to lf fre q u en c y (fca) d ep en d s on th e tra n s it tim e from e m itte r to co lle cto r of th e in jected c a rrie rs. Th ese c a rrie rs move m ainly by diffusion from e m itte r to co llecto r, in n o rm al p-n-p or n-p-n alloyed junction tra n sisto rs. A n im p ro v em en t in tr a n s it tim e is o b ta in e d if th e im p u rity c o n te n t of th e b ase region d e c re a se s ex p o n en tially from v ery high v alu es a t th e e m itte r to low valu es a t th e co llecto r. T his d istrib u tio n in tro d u ces a c o n sta n t electric field, p a ra lle l to the diffusion d irectio n into th e b ase region. T his field is often called th e 'd rift field. T he d rift field red u ces th e tr a n s it tim e an d in creases th e fre q u e n c y lim it of the tra n s is to r. F o r th e sam e b ase w id th the d r if t s tru c tu re can give an im p ro v em en t of th e a lp h a -c u to lf fre q u e n c y b y a fa c to r of fo u r to eig h t in a germ anium tra n s is to r. In fig. 7 the c o n c e n tra tio n v a ria tio n is p lo tte d b e tw e e n e m itte r (on the left side) and collector (to the right). O ne notes, th a t

33 The transistor, seen from within 189 th e im p u rity co n c e n tra tio n here reach es a n e a rly in trin sic level [donor co n cen tratio n IO1 ato m s/cm '] a lre a d y h a llw a y b e tw e e n e m itte r an d collecto r. T hus th e co llecto r is su rro u n d ed b y high re sistiv ity m ate ria l. T his is done fo r a specific reaso n, w hich w ill be explained in th e n e x t p a ra g ra p h (5.2.). jm itt e r region collector region Fig. 7. Impurity distribution in the base layer of a drift transistor Im provem ent of collector capacity (Cyc) H ere the d ep endence of C^c on th e re sistiv ity helps us to decrease the capacity. The use of very high resistiv ity - or intrin sic m a te ria l a ro u n d the co llecto r ju n ctio n w ill give us th e b e s t possible value. A t th e sam e tim e th e d ep letio n la y e r w ill ex ten d itse lf fu rth e r to w a rd s th e e m itte r junction. O n ly the use of low re sistiv ity m a te ria l n e a r th e e m itte r ju n ctio n w ill p re v e n t p u n ch -th ro u g h in th is case. A b ase la y e r w ith inhom ogeneous re s istiv ity is also th e solution fo r low Cyc. A nd of course a sm all collector pellet m ust be used here for o rd in ary geom etrical reaso n s P ractical designs my of the possibilities dis rnçqpn p ni

34 190 J. C. van Vessem in v ario u s w a y s, to p ro d u ce a p ra c tic a l design. T he first ap p ro a c h to use a sm all b ase w id th, com bined w ith a low, cam e from R C A w ho attem p ted to drill a hole in a thick piece of germ a nium cry stal (fig. 8). Soldered base contact t irst approach Fig. 8. to a R.F. transistor. In the hole and on the opposite side of the cry stal the indium p ellets w e re alloyed. T he thick c ry s ta l red u c e d th e Tbb< Philco im proved on th is m ethod by je t-e tc h in g th e hole into the germ anium an d e le c tro p la tin g th e indium on b o th sides (su rface b a rrie r tran sisto r, S.B.I.). This stru ctu re has been recen tly imp ro v e d by m icro-alloying the th in e le c tro -d e p o sit of indium w ith the germ anium. (M icro alloy tra n sisto r M.A.T.). B ecau se th e sam e co n sid era tio n s as h av e been given in p a ra g rap h 5.1. also hold fo r the su rface b a r r ie r tra n s is to r, it can be directly seen th a t here also the cutoff frequency can be imp ro v ed, w h en a non lin e a ir im p u rity c o n c e n tra tio n in th e base is used. B ecause th is c o n c e n tra tio n is b ro u g h t into th e b ase, b y diffusion ol donor im purities from outside, this im proved stru c tu re is called : m icro allo y diffused tra n s is to r (M.A.D.T.). T he cutoff frequency here can reach several hundred m egacycles. T he m ost d ire c t a p p ro a c h to im prove th e allo y tra n s is to r w as su g g ested by E a rly 8). T he em itte r-sid e of an in trin sic germ anium c ry s ta l is p ro v id ed w ith a la y e r of low re sistiv ity (zz-type, low vbb>), on th e o th e r side a sm all indium d o t gives a v e ry low co lle cto r c a p a c ity on th e in trin sic m a te ria l (P N 1 P s tru c tu re ). T o tal junction distance is kept sm all. A v a ria tio n is th e s tru c tu re p ro d u ced b y R C A an d firstly su g g ested b y K r o e m e r d ) : H e re a g ra d ie n t field is diffused into the cry stal (high resistiv ity zz-type) and accelerates the

35 The transistor, seen from within 191 injected carriers (d rift tra n sisto r). In p ra c tic e w e p o ssess only one e asy m eth od to p ro d u ce a low re sistiv ity la y e r: th e diffusion m ethod. T his m eans th a t th e p u re p-n-i-p s tru c tu re w ill be h a rd to achieve an d w ill a p p ro a c h th e d rift stru ctu re. W e can com pare the distribution of donor and accep to r elem ents in fig. 9 In theory the p-n-t-p struc- Impurity conce n tration in atom s per cm io 16 low resistivity region intrinsic region I I emitter 1015 IO IO 13 regi on base width W I I I I I I X 1 collector region Fig. 9. Impurity distribution in the base layer of a PN1P transistor. tu re w ill have th e lo w e st b ase re sista n c e, th e d r if t s tru c tu re th e s h o rte s t tra n s it tim e. C u to ff freq u en cies h ere can be of th e o rd e r of se v e ra l h u n d re d M e, d ep en d in g upon th e dim ensions of the stru ctu res. M a n y o th e r s tru c tu re s a re possible b y the use of diffused layers, like the one m ade by B ell T elephone ( L e e and T h o rn a s ) 5). In g en eral w e o b serv e th a t m ost p ra c tic a l tra n s is to rs w ith th e s tru c tu re s d escrib ed ab o v e have an fca lim it n e a r a few h u n d red M e. H e re w e can ex p ect o u r n ex t b a rrie r, now th a t the M e b a rrie r of our classical alloy R.F. tra n s isto r has been broken dow n. In the m eantim e several com pletely different types of tra n s isto rs a re being in v ented, some of them using space ch arg e m odulation, b u t here again we m ust distinguish betw een a la b o ra to ry device and a m anufactured product. This m eans th a t

36 192 J.C. van Vessem th e p ra c tic a l re a lisa tio n of m ost of th ese units w ill n o t ta k e place in the n ear future. 6. Pow er transistors B y th e use of solid co p p er h e a tsin k s one has succeeded in p ro d u cin g u n its w ith a low in te rn a l th e rm a l re sista n c e (<Cl C / W a t t b e tw e e n ju n ctio n an d m ounting b ase). C o m p arin g th is value w ith th e 2 C / W a t t w hich a very gd chassis o r h e a t sink w ill ad d fo r th e th e rm a l d ro p b e tw e e n m ounting b ase an d air, w e see th a t th e re rem ain s little to be gained by a fu rth e r im p rovem en t of th e in te rn a l re sista n c e. If w e allo w th e m ax. a llo w a b le ju n ctio n te m p e ra tu re to rise from 75 to 85 C, w e find fo r th e to ta l d issip a tio n a t 55 C am b ien t te m p e ra tu re : ^ _55 85_y cj = 10 W a t t an d a t rm te m p e r a tu r e : = 20 W a t t. I + 2 I + 2 N o w one h as to be carefu l n o t to m isin te rp re t th ese figures. T h ey only m ean th a t th e rm a lly 10 o r 20 W can be d issip a te d a t 55 (o r 25 C am bient). T he tra n s is to r h o w ev er, h as o th e r lim iting fa c to rs a s : m ax. a llo w a b le co llecto r v o ltag e an d m ax. a llo w a b le co llecto r c u rre n t. It they also perm it operation a t the IO or 20 W level, everything is in order. B ut the a for m ost types decreases considera b ly a t high co llecto r c u rre n t d en sities, an d so o u r o p e ra tio n still m ay be im possible on acco u n t of h eavy d isto rtio n, arising from n o n -lin ear a \ V e ry o ften th is d isto rtio n c o n stitu te s th e re a l operation-lim it. So if w e w a n t to im prove o u r p o w e r tra n s is to r, w e can leav e o u r en cap su latio n s an d h e a tsin k s as th e y a re an d ta k e th e 1 C / W a t t an d 2-30C / W a t t as th e ir n a tu ra l th e rm a l lim its, to g e th e r w ith th e 85 C o r even 90 C ju n ctio n te m p e ra tu re, b u t w e sh all have to tr y to im prove e ith e r th e m ax. co llecto r v o ltag e o r th e a n o n -lin earity, o r both. R aisin g th e co llecto r v o ltag e b y th e use of h ig h er re s istiv ity m a te ria l is possible, b u t also th e b ase re sista n c e of th e u n it w ill in crease. T his m eans th a t m ore driving p o w e r is needed. In practice one also finds th a t the a -n o n lin e a rity increases. Im p ro v in g th e a -n o n lin earity, m eans th a t w e m u st in crease th e em itter-efficiency a t high c u rre n t d en sities a n d /o r a t th e sam e tim e lo w e r th e lo w c u rre n t a b3^ using a highly recom bining germ anium surface. The em itter efficiency can be im proved by low ering the resis

37 The transistor, seen from within 193 tiv ity of th e re c ry sta llise d germ anium e m itte r / - la y e r th ro u g h th e a d d itio n of alum inium o r gallium to the indium of the e m itte r, as first h as been su g g ested by Tummers 1). A lso th e use of a la rg e r e m itte r a re a helps to im prove a '-lin e a rity, becau se it lo w ers the cu rren t density. T he e m itte r can be m ade less effective a t low c u rre n ts b y chsing a geom etrically less favourable arrangem ent, like sym m etrical stru ctu res or ring-em itters 6)7)8). In doing so the effects of surface recom bination becom e re latively large for sm all injected currents, w h ereas for high curre n t ra te s the in c re a se d su rface reco m b in atio n leav es th e a n e a rly u naffected. T hus, as has been a lre a d y s ta te d, th e to ta l (/lin e a rity is im proved, by leav ing th e high c u rre n t a th e sam e b u t lo w erin g th e low c u rre n t a. In th e case of a sy m m etrical stru c tu re, w h ere th e e m itte r is in c re a se d in size and m ade eq u al to the collector, even an im provem ent in high cu rren t a is obtained, by the increase of em itter size. If w e w a n t to in crease o u r p o ssib ilities of d issip a tio n fu rth e r, only th e choise of a. w a te r or forced -air cling or b. the use of silicon w ith + I 50- I 75 C max. junction tem pera tu re is possible. In both cases again we m ay find the (/-restriction to be the b o t tleneck of the w hole program. 7. Com bination of high pow er and high cutoff frequency G enerally we observe th a t the cutoff frequency of a tra n sisto r d e c re a se s, w h en th e tra n s is to r dim ensions in crease. B ecau se it becom es more difficult to keep large area-junctions from touching each other, the average W is som ew hat higher. Since fca, fca decreases. N ow, as w e know, the cutoff frequency W w ith g ro u n d ed e m itte r (fca) can be found a p p ro x im a te ly by difca viding fca by a : fca =. F o r a given junction distance W, a increases w ith increasing em itter radius, because the recom bining su rface a re a aro u n d the e m itte r in creases less ra p id ly th a n th e e m itte r a re a itself. T his m eans th a t fo r larg e a re a tr a n s is to rs th is effect red u ces the fca' still m ore, because a lre a d y fca h as a ten d en cy to d ecre ase, an d a to in crease! F o r a gd p o w e r tra n s is to r w e m ay find fca from kc an d a b e tw e e n

38 194 J. C. van Vessem + 20 an d IOO. T his m eans th a t fc a w ill v a ry b e tw e e n 2 an d 12 kc (if for all tra n sisto rs of one ty p e the surface recom bination is the sam e)! K eeping in mind th a t a high po w er type favours : a. L arge a re a (= high capacities) b. G re a t junctions distance (= low cutoff frequency ) th e re a d e r im m ed iately sees, w h y th e com binatio n of h ig h -p o w er a n d high-cutoff fre q u e n c y is th e m o st difficult pro blem tra n s is to r d esig n ers h av e to d e a l w ith. A lso h ere it is im possible to judge th e q u a lity of a tra n s is to r only b y one of its p a ra m e te rs. A com binatio n of tw o o r m ore, like d issip atio n an d cu to ff freq u en cy gives us a b e tte r insight. REFERENCES: I 1. L. J. T u m m e rs, N.T.F. Beiheft no 1, 31 (1955). 2. T. Wall mark, R.C.A. Review 255,18 (1957); 512,18 (1957). 3. J. M. Early, Bell Syst. Techn. J1 517,33 (1954). 4. H. K r o e m e r, Naturwissenschaften, 578,40 (1953). Archiv d. elektr. Uebertragung, 223,8 (1954). 5. C. A. Lee, Bell Syst. Tech. Jl, 23,35 (1956). 6. W. M. Webster, Proc. I.R.E. 914,42 (1954). 7. A. R. M o o r e and J. I. P a n k o v e, Proc. I.R.E. 907, 42 (1954). 8. A. R. M o o r e and K. F. Stripp, Proc. I.R.E. 856,43 (1955). Manuscript ontvangen op 30 mei 1958.

39 195 Uit het N ederlands R adiogentsch ap PE R SO N A L IA Prof. Pr. C. J. BOUW RAM P Prof. B ouw kam p w erd geboren te H gkerk (G r.) op 26 juni Hij gent lager en ulo-onderw ijs te H gkerk en volgde de H.B.S.-opleiding te G roningen van 1928 tot 1933, in w elk jaar hij eindexam en B deed. Hij studeerde wis- en natuurkunde aan de Rijksuniversiteit te G roningen. 26 M aart 1936 legde hij het candidaatsexam en wis- en natuurkunde (a) cum laude af, op 3 novem ber 1938, eveneens cum laudc, het doctoraal exam en, hfdvak theoretische n atu u r kunde, met m echanica en w iskunde. 23 Januari 1941 prom oveerde hij te G roningen op proefschrift:,,t heoretische en num erieke behandeling van de buiging dr een ronde o p en in g. Prom otor was prof. F. Z ernike. V an 1938 tot 1939 w as hij w erkzaam als assistent vr theoretische natuurkunde bij prof. Z ernike. N a verrichte m ilitaire dienst w erd hij benoemd tot C onserv ato r van het N atu urk undig L aboratorium der R ijksuniversiteit te G roningen, met leeropdracht in mechanica en quantum m echanica, begin O p 1 m aart 1941 trad dr. Bouwkam p in dienst van de N.V. Philips G loeilam penfabrieken te Eindhoven als wetenschappelijk m edewerker van het N a tuurkundig Laboratorium der N.V., welke functie hij tot op heden bekleedt. O p 17 m aart 1955 w erd dr. B ouw kam p benoem d tot buitengew n hgleraar in de toegepaste wiskunde aan de Rijksuniversiteit te U trecht. M et ingang van 1 septem ber 1958 volgde zijn benoem ing tot buitengew n h gleraar aan de T echnische H ogeschl te E indhoven. Prof. B ouw kam p trad op als,,v isiting lectu rer aan de C halm ers T ekniska H ögskola te G öteborg en de K ungliga T ekniska H ögskola te Stockholm, mei juni T ev en s als,.r esearch A ssociate van de D ivision of E lectrom agnetic R esearch, N ew Y ork U niversity, N ew Y ork, septem ber 1952 m aart 1953 en van de A m erican U niversity te W ash in g to n, D.C., februari 1953, en als,,r esearch M athem atician, aan de U niversity of C alifornia, B erkeley en Los A ngeles (E lectronics R esearch L aboratory, resp. Institute of G eophysics), juni, juli, augustus Prof. Dr. J. F. SCH O U TEN D r. J. F. Schouten w erd geboren te R otterdam op 29 mei Z ijn lagere en m iddelbare schlopleiding gent hij te D elft, w aar zijn v ader hgleraar was. In 1927 deed hij er eindexam en H.B.S. V an 1927 tot 1937 studeerde hij natuurkunde aan de R ijksuniversiteit te U trecht. O p 24 juni 1935 slaagde hij cum laude vr het doctoraal exam en natuurkunde. O p 29 juni 1937 prom oveerde dr. Schouten cum laude op het proefschrift,.v isuele meting v an a d a p tatie en v an de w ederzijdse beïnvloeding van netvlieselem enten, een onderw erp w aaru it de richting van zijn belangstelling bleek. 15 A ugustus van hetzelfde jaar trad hij in dienst bij het N atuurkundig Laboratorium van de N.V. Philips G loeilam penfabrieken te E indhoven, w aar hij op 1 januari 1947 benoem d w erd tot hfdnatuurkundige.

40 196 T e U trecht had dr. Schouten in latere jaren onderzoekingen verricht op het gebied v an het zien (verblinding, adaptatie, kleurzin en kleurenblindheid) en op verschillende gebieden o.m. levensduur van rode bloedlichaam pjes, vectorcardiografie, gheelkunde sam engew erkt met de m edische faculteit. O p het N atuurkundig L aboratorium w as hij aanvankelijk w erkzaam op het gebied v an de akoestiek. In 1939 nam hij in het L aboratorium het onderw erp telefonie ter hand en richtte gedurende de bezetting een groep op, die zich met nam e bezig hield met de draaggolftelefonie. O p 25 januari 1950 w erd dr. Schouten benoem d tot onderdirecteur v an de N ederlandse Seintoestellenfabriek (thans P hilips T elecom m unicatie Industrie) te H ilversum. A ld aar nam hij de leiding van de Industriegroep Lijntelefonie op zich, welke functie hij tot 7 septem ber 1956 heeft vervuld. D aarn aast hield hij zich in het bijzonder bezig met de principiële studie van de m ultiplextelefoniesystem en en met de inform atietheorie. Sinds de bevrijding w as dr. Schouten nauw betrokken bij het opbouw en en onderhouden van buitenlandse contacten met Telefnadm inistraties en hun laboratoria en met bevriende en gelieerde telecom m unicatie-industrieën en hun laboratoria. Als zodanig wnde hij k de conferenties van het C.C.I.F. bij. O p 1 januari 1957 werd dr. Schouten aangesteld als adviseur van de T ech nische H ogeschl te E indhoven en op 1 februari d.a.v. als w etenschappelijk adviseur van het N atuurkundig Laboratorium. N a de oprichting van de Stichting Instituut vr Perceptie O nderzoek op 12 septem ber 1957 w erd dr. Schouten als directeur belast met de dagelijkse leiding van dit Instituut. M et ingang van 1 septem ber 1958 is dr. Schouten benoemd tot buitengew n hgleraar aan de T echnische H ogeschl te E indhoven in de afdeling der algem ene w etenschappen om onderw ijs te geven in de perceptie- en inform atieleer. D r. Schouten hield een zestigtal vrd rachten in binnen- en buitenland, met name op het gebied van het zien, het horen, de telecom m unicatie, de denkm achines en de inform atietheorie en van zijn hand verscheen een veertigtal publikaties. Ir. W. D. P. STEN FERT O p de algem ene vergadering van het C.I.R.M. (Comité Internationale Radio M aritim e) w erd onlangs te Parijs tot vrzitter gekozen Ir. W. Stenfert, directeur van Radio H olland N.V. te A m sterdam. T o t vice-presidenten w erden gekozen de heren H. T h o rp e W o o d s, hfddirecteur v an nal R adio M arine C om pany te Londen en W. Steidle, directeur van het D eutsche B etrieb für drathlose T e- legraphie M. B. H. te H am burg. D e C.I.R.M. is een internationale van de regeringen onafhankelijke w e tenschappelijke organisatie. D r de gezam enlijke actie van h aar leden bevordert zij de vruitgang van de scheepsradioverbindingen, vral in hun toepassingen vr de veiligheid der zeeverbindingen tussen de schepen onderling en de w al en de elektronische navigatiem iddelen. D e C.I.R.M. w erkt nauw sam en met de International C ham ber of Shipping en heeft een adviserende functie in de U nion Internationale des T élécom m unications bij welke organisatie alle landen ter w ereld zijn aangesloten. Zij zendt vertegenw rdigers n aar alle belangrijke internationale radio-conferenties en heeft een effectieve stem in de form ulering van de richtlijnen vrde wereld radiocom m unicatie. Bij de C.I.R.M. zijn m eer dan 30 fabrikanten en exploitatiem aatschappijen aangesloten w aardr de w ereldscheepvaart vr het grtste deel is vertegenw rdigd.

41 Dr. Ir. A. VAN W EEL 197 H et British Institute of R adio E ngineers stelt ja a r lijks een prijs, de Louis Sterling premium, beschikbaar vr het,,most outstanding paper on television technique verschenen in h aar Journal. O nlangs heeft de C ouncil deze prijs vr de tw eede achtereenvolgende m aal toegekend aan ons lid D r. Ir. A. v an W eel. O v er 1956 verkreeg hij de prijs vr zijn artikel,,some rem arks on the radio-frequency phase and am plitude characteristics of television receivers (mei 1956) en over 1957 vr T he design of phase-linear interm ediate-frequency am plifiers (mei 1957). FIR A TO Leden, die de F irato w ensen te bezoeken in de gereserveerde, rustige ochtenduren, kunnen op hun verzoek v an de secretaris van het N.R.G. hiervr een k aart verkrijgen, die geldig is van uur. A an het loket dient dan slechts belasting betaald te w orden. U.R.S.I. BO U LD ER 1957 A report to the N at. A cad, of Sciences, U.S.A. N at. Comm. U.R.S.I. U itvoerig rapport over de algemene U.R.S.I. vergadering (195 pgs). V erkrijgbaar bij Publications O ffice N at. A cad. Sci., 2101 C onstitution A venue, W ash in g to n 25, D.C., $ B oekbespreking Elektronische schakelingen in de industrie dr D r. R. K retzm ann. U itgegeven dr Philips T echnische Bibliotheek. 208 pag. 15,5 x 23,5 cm. 206 illustraties. V erk rijg b aar bij M eulenhoff en Co. te Amsterdam. Prijs ƒ 19,50. Als een vervolg op Elektronentechniek in de Industrie, w aarin na een eenvoudige behandeling van de grondslagen der elektronica een aantal praktische schakelingen w erd gegeven, verscheen dit boek met een 90-tal volledig gedocum enteerde toepassingen op uiteenlopende gebieden. D e schakelingen w orden zeer beknopt besproken. D e stof is als volgt ingedeeld: 1. F oto-elektrisch bestuurde ap p araten 2. E lektrische telschakelingen 3. Stabilisatieschakelingen. 4. Schakel- en stuurinrichtingen 5. O scillator- en versterkerschakelingen 6. G elijkrichters. H et boek bevat tevens een lijst van geraadpleegde literatuur en een trefw rdenregister. H et geheel ziet er goed verzorgd uit en w erd dr ir. J. H. J. v. K oppen op verdienstelijke wijze vertaald uit het D uits. H et boek zal m.i. vr alle bij regelsystem en en andere industriële toepassingen geïnteresseerden van praktische w aarde kunnen zijn. v. B.

42 198 Foundation of W ireless, dr M. G. Scroggie, B.Sc., M.I.E.E. 7e druk, gepubliceerd vr W ireless W o rld " dr Iliffe & Sons Ltd. 22 x 13,5 cm. 388 pag., 278 figuren. Prijs 15 shilling. In dit boek w ordt een elem entair overzicht gegeven van een grt deel der radiotechniek. D at het in E ngeland succes heeft, w at blijkt uit het verschijnen van de zevende druk, zal niem and verbazen die de duidelijke en v aak geestige artikelen van de schrijver uit de W ireless W o rld kent. V a n de lezer w ordt geen enkele m athem atische of physische kennis verlangd en het boek begint dan k met een uiteenzetting over algebraïsche notaties, grafieken en schakelschem a s, w aarna de elem entaire begrippen uit de electriciteitsleer de revue passeren. Bij de eigenlijke radiotechniek w ordt behalve aan de klassieke" schakelingen aandacht besteed aan ultra-hoge frequenties, frequentiem odulatie en televisie, terwijl k een tw eetal hfdstukken over transistors zijn opgenom en. O ok het principe van radar w ordt verklaard. W ij m isten in dit verband een v e r klaring van de werking van m agnetrons en van golfpijpen. V an de w einige fouten die wij in het boek tegenkw am en w illen wij slechts twee tamelijk storende noemen. In het onderschrift van fig. 8b dient men vr V te lezen m V, terwijl op blz. 345 de form ule vr de uitgangsw eerstand van een transistor foutief is w eergegeven, zoals direct uit een beschouw ing van de dim ensies blijkt. H et is te betreuren dat zij die hier te lande w orden opgeleid vr het radiom onteursexam en, zelden voldoende kennis van de engelse taal hebben om dit boek te kunnen lezen. Z,ij zouden er het nodige inzicht uit kunnen verw erven dat op de exam ens zo vaak blijkt te ontbreken. K. "Guide to Broadcasting Stations ^ Sam engesteld dr W ireless W o rld, gepubliceerd op dr Iliffe & Sons Ltd. 734 x 434". 80 bladzijden, prijs 2 s. 6 d. Iliffe zond ons k dit jaar w eer een boekje w aarin opgenom en de lange- en m iddengolf E uropese om roepstations, de om roepzenders in de kortegolfbandcn over de gehele w ereld, alsm ede de E ngelse televisie en vhf om roepzenders. V o o r degenen die regelm atig n aar kortegolfom roepuitzendingen luisteren is deze uitgave zeker van belang. Jam m er dat men er alleen m aar de E ngelse vhf om roepzenders en T V stations in heeft opgenom en. In een up-to-date bijgew erkte lijst w aarin k de overige E uropese T V zenders en vhf om roepstations zijn opgenom en zullen velen belang stellen. Elektrotechnische W.P. deel I sam engesteld onder leiding van dr. ir. A. K o rev aar en ir. G. Boes, E lseviers U itgeversm ij Amsterdam. 688 bladzijden, 170 x 255 mm prijs ƒ 37,50. V erschenen is het eerste deel (trefw rden A t/m K) van de tw eedelige elektrotechnische encyclopedie die in de serie gespecialiseerde encyclopedieën bij Elsevier w ordt uitgegeven. D e alfabetisch gerangschikte trefw rden w orden v o o rafg eg aan dr een historiografiek en een vijftal overzichtsartikelen van uiteenlopende aard, te w eten: groeiw etten in de elektrotechniek, elektriciteitsvrziening en overheid, ontw ikkeling van de elektriciteitsvrziening, w isselw erking tussen de zuivere w etenschap en de elektrotechniek en elektrische eenheden. H et aantal in dit deel opgenom en trefw rden bedraagt naar schatting ongeveer D e trefw rden hebben betrekking op de elektrotechniek in ruime zin en bestrijken naast de zw ak- en sterkstrm techniek de randgebieden meet- en regeltechniek, kernenergie, galvanotechniek, elektrom edische a p p a ra tu u r en ultrasonore trillingen. E en goede indruk v an de grote verscheidenheid die w ordt geboden kan men krijgen uit de volgende opsom m ing v an trefw rden zoals we die aantroffen op een tweetal w illekeurige bladzijden.

43 199 O p bladzijde 241 vinden we: C arbon black, C arboneren, C arbon pile, C arborundum -staafverw arm ingselem ent, C arb ovisor en C ard iograaf, op bladzijde 577: H uistelefncentrale, H uistelefninstallatie, H ulpaard ing, H ulpcontact, H ulpdieselinstallatie, H ulpdraaggolf, H ulpdraagkabel, H ulpdraden, H ulphijsm otor, H ulppl en H ulpstrm bron. A ls toelichting bij de trefw rden w erd een grt aan tal tekeningen en foto s opgenom en. Bij de berdeling van de inhoud is het w ellicht nuttig uit te gaan van de volgende alinea die we op de stofom slag aantroffen:,,de snelle ontw ikkeling van,,de elektrotechniek ving aan in de 19e eeuw; telkens w erden nieuw e terreinen v an onderzoek ontsloten, vorm den zich nieuw e specialisaties, alle met een,,om vangrijke literatuur, zodat deze thans volkomen onoverzichtelijk is geworden. De aangehaalde alinea is verm oedelijk m inder bedoeld als verw ijt aan de elektrotechniek, dan als excuus van de hfdredaktie vr het feit dat blijkbaar veel aan het initiatief van de talrijke m edew erkers m oest w orden overgelaten. H et gevolg hiervan is dat het gehalte van de trefw rdom schrijvingen nogal uiteen lpt, in w elk verband het v alt te betreuren dat niet dr m eer auteurs van literatuurverw ijzingen gebruik is gem aakt. N iettem in koesteren wij de verw achting dat het gebodene velen tot nut zal kunnen zijn. D e uitgave is keurig verzorgd en bevat zeer w einig drukfouten. K. N IEU W E LED EN P. K. Buys, Jav alaan Z 27, E indhoven. Ir. E. C arpentier, A d rianalaan 264, R otterdam. Ir. H. Lels, Thorbeckelaan 593, Den H aag. Ir. A. A. Potjer, B lijdensteinlaan 15, H ilversum. Ir. H. A. J. Rijnja, R einkenstraat 41, D en H aag. A. M. Schm idt, G eerken sstraat 20a, R otterdam. W. F. S pringer, C hrysantplein 18, D en H aag. Ir. E. W illem s, Lobeliapad 7, Eindhoven. VOORGESTELDE LED EN Ir. R. S. H. Hylkem a, p/a P.T.I. Hilversum (directeur P.T.I.). Ir. F. C. van Ly, O rionlaan 125, H ilversum ( P.T.I. ). Ir. P. W olterson, B othalaan 4, H ilversum (onderdirecteur P.T.I.). N IEU W E A D R E SSE N V A N LED EN Ir. P. L. M. van Berkel, den B urghstraat 24, V rburg. A. S. van den Bosch, V eldzicht 88, D en H aag. Ir. J. F. C arrière, c/o U niversidad del V alle-f acu ltad de Ingenieria Electrom eca nica, C ali, C olom bia. Prof. dipl. Ir. J. D eketh, W ilh elm inalaan 51, Z eist. Ir H. Furstner, H oflaan 11, Hilversum. P. J. Hijmans, Bruynings Ingenboslaan 22, V rburg. J. K oning, Jan L uikenstraat 41, E indhoven. Ir. L. A. W. v. d. Lek, de W aterhoeve Vennem eer, O ude Ade (Z.H.). Ir. S. J. N otebm, Laan van N ieuw O ost Einde 189a, V rburg. Ir. W. L. van der Poel, Laan van M eerdervrt 1715, D en H aag. Ir. W. J. V erhoeff, V elthuysenlaan 15, Laren (N.H.).