Serialdakı digər məqalələr:
- Estafetin tarixi
- Elektron kompüterlərin tarixi
- Tranzistorun yaranma tarixi
- İnternet tarixi
Müharibə potası tranzistorun yaranması üçün zəmin yaratdı. 1939-1945-ci illərdə yarımkeçiricilər sahəsində texniki biliklər çox genişləndi. Və bunun bir sadə səbəbi var idi: radar. Nümunələri olan ən mühüm müharibə texnologiyası: hava hücumlarının aşkar edilməsi, sualtı qayıqların axtarışı, gecə hava hücumlarının hədəflərə yönəldilməsi, hava hücumundan müdafiə sistemləri və dəniz silahlarının hədəflənməsi. Mühəndislər hətta kiçik radarları artilleriya mərmilərinə necə çəkməyi öyrəniblər ki, hədəfə yaxın uçarkən partlasınlar - . Ancaq bu güclü yeni hərbi texnologiyanın mənbəyi daha dinc bir sahədə idi: elmi məqsədlər üçün atmosferin yuxarı qatının öyrənilməsi.
Radar
1901-ci ildə Marconi Wireless Telegraph Company kornuoldan Nyufaundlendə qədər Atlantik okeanı boyunca simsiz mesajı uğurla ötürdü. Bu fakt müasir elmi çaşqınlığa sürükləyib. Əgər radio yayımları düz xətt üzrə gedirsə (lazım olduğu kimi), belə ötürülmə qeyri-mümkün olmalıdır. İngiltərə ilə Kanada arasında Yer kürəsini keçməyən birbaşa görüş xətti yoxdur, ona görə də Markoninin mesajı kosmosa uçmalı idi. Amerikalı mühəndis Artur Kennealy və İngilis fiziki Oliver Heaviside eyni vaxtda və müstəqil olaraq bu fenomenin izahının atmosferin yuxarı qatında yerləşən, radio dalğalarını Yerə əks etdirə bilən ionlaşmış qaz təbəqəsi ilə əlaqələndirilməsini təklif etdilər (Markoninin özü radio dalğalarının Yer səthinin əyriliyini izləyin, lakin fiziklər bunu dəstəkləmədilər).
1920-ci illərə qədər elm adamları əvvəlcə ionosferin mövcudluğunu sübut etməyə, sonra isə onun strukturunu öyrənməyə imkan verən yeni avadanlıq hazırladılar. Onlar qısa dalğalı radio impulsları yaratmaq üçün vakuum borularından, onları atmosferə göndərmək və əks-sədaları yazmaq üçün istiqamətləndirici antenalardan istifadə edirdilər. nəticələri nümayiş etdirmək üçün. Echo qaytarılma gecikməsi nə qədər uzun olsa, ionosfer bir o qədər uzaq olmalıdır. Bu texnologiya atmosfer zondlama adlanırdı və o, radarın inkişafı üçün əsas texniki infrastrukturu təmin edirdi ("radar" termini, RAdio Detection And Ranging-dən 1940-cı illərə qədər ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrində meydana çıxmadı).
Düzgün biliyə, resurslara və motivasiyaya malik insanların bu cür avadanlığın yer üzündə tətbiqi potensialını dərk etmələri yalnız zaman məsələsi idi (beləliklə, radarın tarixi ilk dəfə yerüstü istifadə üçün nəzərdə tutulmuş teleskopun tarixinin əksinədir) . Radio getdikcə bütün planetə yayıldıqca və daha çox insan yaxınlıqdakı gəmilərdən, təyyarələrdən və digər böyük obyektlərdən müdaxilənin gəldiyini gördükcə belə bir anlayışın olma ehtimalı artdı. Üst atmosferin səslənməsi texnologiyaları haqqında biliklər ikinci müddət ərzində yayıldı (1932-1933), alimlər müxtəlif Arktika stansiyalarından ionosferin xəritəsini tərtib edərkən. Tezliklə İngiltərə, ABŞ, Almaniya, İtaliya, SSRİ və digər ölkələrdəki komandalar ən sadə radar sistemlərini inkişaf etdirdilər.
1935 radarı ilə
Sonra müharibə baş verdi və ölkələr üçün radarların əhəmiyyəti - və onları inkişaf etdirmək üçün resurslar - kəskin şəkildə artdı. ABŞ-da bu qaynaqlar 1940-cı ildə MİT-də qurulan yeni bir təşkilatın ətrafında toplanmışdır. (Xarici casusları çaşdırmaq və radioaktivliyin laboratoriyada öyrənilməsi təəssüratı yaratmaq üçün xüsusi olaraq belə adlandırılmışdır - o vaxtlar atom bombalarına az adam inanırdı). Manhetten Layihəsi qədər məşhurlaşmayan Rad Lab layihəsi, buna baxmayaraq, ABŞ-ın hər yerindən eyni dərəcədə görkəmli və istedadlı fizikləri öz sıralarına cəlb etdi. Laboratoriyanın ilk işçilərindən beşi (o cümlədən и ) sonradan Nobel mükafatlarını aldı. Müharibənin sonuna qədər laboratoriyada 500-ə yaxın elmlər doktoru, alim və mühəndis çalışır, ümumilikdə 4000 nəfər çalışırdı. Yarım milyon dollar - bütün ENIAC büdcəsi ilə müqayisə oluna bilər - təkcə Radiasiya Laboratoriyası Seriyasına xərcləndi, müharibə zamanı laboratoriyadan əldə edilən bütün biliklərin iyirmi yeddi cildlik rekordu (baxmayaraq ki, ABŞ hökumətinin radar texnologiyasına xərcləri məhdud deyildi). Rad Lab büdcəsinə; müharibə zamanı hökumət üç milyard dollar dəyərində radarlar satın aldı).
Rad Laboratoriyasının yerləşdiyi MIT Binası 20
Rad Laboratoriyasının əsas tədqiqat sahələrindən biri yüksək tezlikli radar idi. İlk radarlar metrlə ölçülən dalğa uzunluqlarından istifadə edirdilər. Lakin dalğa uzunluğu santimetrlə ölçülən daha yüksək tezlikli şüalar - mikrodalğalar daha yığcam antenalara imkan verirdi və uzun məsafələrə daha az səpələnmişdi, bu da diapazonda və dəqiqlikdə daha böyük üstünlüklər vəd edirdi. Mikrodalğalı radarlar təyyarənin burnuna sığar və sualtı qayığın periskopunun ölçüsündə olan obyektləri aşkar edə bilirdi.
Bu problemi ilk həll edən Birmingem Universitetinin britaniyalı fizikləri komandası oldu. 1940-cı ildə inkişaf etdilər "Elektromaqnit "fit" kimi işləyən, təsadüfi bir elektrik impulsunu güclü və dəqiq tənzimlənmiş mikrodalğalı şüaya çevirdi. Bu mikrodalğalı ötürücü ən yaxın rəqibindən min dəfə güclü idi; praktiki yüksək tezlikli radar ötürücüləri üçün yol açdı. Bununla belə, ona yüksək tezlikləri aşkar edə bilən bir yoldaş, qəbuledici lazım idi. Və bu nöqtədə yarımkeçiricilərin tarixinə qayıdırıq.
Maqnetron kəsiyi
Pişiyin bığının ikinci gəlişi
Məlum oldu ki, vakuum boruları mikrodalğalı radar siqnallarını qəbul etmək üçün heç də uyğun deyil. İsti katod və soyuq anod arasındakı boşluq, dövrənin yüksək tezliklərdə işləməkdən imtina etməsinə səbəb olan bir kapasitans yaradır. Yüksək tezlikli radar üçün mövcud olan ən yaxşı texnologiya köhnə dəb idi ""- yarımkeçirici kristala basdırılmış kiçik bir tel parçası. Bir neçə insan bunu müstəqil olaraq kəşf etdi, lakin bizim hekayəmizə ən yaxın olan şey Nyu Cersidə baş verənlərdir.
1938-ci ildə Bell Labs 40 sm diapazonda atəşə nəzarət radarını hazırlamaq üçün Hərbi Dəniz Qüvvələri ilə müqavilə bağladı - rezonansdan əvvəlki maqnetron dövründəki mövcud radarlardan daha qısa və buna görə də tezliyi daha yüksək. Əsas tədqiqat işi Staten Islandın cənubundakı Holmdeldəki laboratoriyalar bölməsinə getdi. Tədqiqatçılara yüksək tezlikli qəbuledici üçün nə lazım olduğunu anlamaq çox çəkmədi və tezliklə mühəndis Corc Sautvort Manhettendə köhnə pişik-bığ detektorları üçün radio mağazalarını araşdırdı. Gözlənildiyi kimi, lampa detektorundan daha yaxşı işləyirdi, lakin qeyri-sabit idi. Beləliklə, Southworth, Russell Ohl adlı bir elektrokimyaçı axtardı və ondan tək nöqtəli kristal detektorun reaksiyasının vahidliyini yaxşılaşdırmağa çalışmasını istədi.
Ol, texnologiyanın inkişafını öz taleyi hesab edən və gələcəyə baxışları ilə dövri fikirlərdən danışan olduqca özünəməxsus bir insan idi. Məsələn, o, hələ 1939-cu ildə silikon gücləndiricinin gələcək ixtirası haqqında bildiyini, lakin taleyin onu başqa bir insanın icad edəcəyini söylədi. Onlarla variantı öyrəndikdən sonra o, Southworth qəbulediciləri üçün ən yaxşı maddə kimi silikon üzərində qərar verdi. Problem, elektrik xüsusiyyətlərini idarə etmək üçün materialın tərkibinə nəzarət etmək qabiliyyəti idi. O dövrdə sənaye silikon külçələri geniş yayılmışdı, onlar polad dəyirmanlarında istifadə olunurdu, lakin belə istehsalda, məsələn, silikonun tərkibindəki 1% fosforun olması heç kəsi narahat etmirdi. Bir neçə metallurqun köməyinə müraciət edən Ol, əvvəllər mümkün olduğundan daha təmiz blanklar əldə etməyə başladı.
Onlar işləyərkən aşkar etdilər ki, onların kristallarının bəziləri cərəyanı bir istiqamətdə düzəldir, digərləri isə digər istiqamətdə cərəyanı düzəldir. Onları "n-tipi" və "p-tipi" adlandırdılar. Əlavə təhlillər göstərdi ki, bu növlərə müxtəlif növ çirklər cavabdehdir. Silikon dövri cədvəlin dördüncü sütunundadır, yəni onun xarici qabığında dörd elektron var. Təmiz silisiumdan ibarət bir boşluqda bu elektronların hər biri bir qonşu ilə birləşəcəkdir. Üçüncü sütunun çirkləri, deyək ki, bir az elektronu olan bor, kristalda cərəyan hərəkəti üçün əlavə bir boşluq yaratdı. Nəticə p-tipli yarımkeçirici oldu (müsbət yüklərin artıqlığı ilə). Beşinci sütunun elementləri, məsələn, fosfor, cərəyan keçirmək üçün əlavə sərbəst elektronlar təmin etdi və n tipli yarımkeçirici əldə edildi.
Silisiumun kristal quruluşu
Bütün bu tədqiqatlar çox maraqlı idi, lakin 1940-cı ilə qədər Southworth və Ohl yüksək tezlikli radarın işləyən prototipini yaratmağa daha yaxın olmadılar. Eyni zamanda, Britaniya hökuməti artıq maqnetron ötürücüləri ilə tandemdə işləyən istehsala hazır mikrodalğalı detektorları yaratmış Luftwaffe-dən gələn təhlükə səbəbindən dərhal praktik nəticələr tələb etdi.
Bununla belə, texnoloji tərəqqi balansı tezliklə Atlantik okeanının qərb tərəfinə doğru dəyişəcək. Çörçill, əslində müharibəyə girməzdən əvvəl Britaniyanın bütün texniki sirlərini amerikalılara açıqlamaq qərarına gəldi (çünki bunun hər halda baş verəcəyini güman edirdi). O, məlumat sızması riskinə dəyər olduğuna inanırdı, o vaxtdan ABŞ-ın bütün sənaye imkanları atom silahları və radarlar kimi problemlərin həllinə atılacaq. Britaniya Elm və Texnologiya Missiyası (daha yaxşı kimi tanınır ) 1940-cı ilin sentyabrında Vaşinqtona gəldi və baqajına texnoloji möcüzələr şəklində bir hədiyyə gətirdi.
Rezonanslı maqnetronun inanılmaz gücünün kəşfi və onun siqnalını qəbul etməkdə Britaniya kristal detektorlarının effektivliyi yüksək tezlikli radarın əsası kimi yarımkeçiricilər üzrə Amerika tədqiqatlarını canlandırdı. Xüsusilə materialşünaslıqda görüləsi çox iş var idi. Tələbatı ödəmək üçün yarımkeçirici kristallar “milyonlarla istehsal edilməli idi ki, bu da əvvəllər mümkün olduğundan daha çox idi. Düzəltməni təkmilləşdirmək, şoka həssaslığı və yanma qabiliyyətini azaltmaq və kristalların müxtəlif partiyaları arasında dəyişkənliyi minimuma endirmək lazım idi.
Silikon Nöqtə Əlaqə Düzləndiricisi
Rad Laboratoriyası yarımkeçirici kristalların xassələrini və qiymətli qəbuledici xüsusiyyətlərini artırmaq üçün onların necə dəyişdirilə biləcəyini öyrənmək üçün yeni tədqiqat şöbələri açdı. Ən perspektivli materiallar silikon və germanium idi, ona görə də Rad Laboratoriyası onu təhlükəsiz etmək qərarına gəldi və hər ikisini öyrənmək üçün paralel proqramlar işə saldı: Pensilvaniya Universitetində silikon və Purduedə germanium. Bell, Westinghouse, Du Pont və Sylvania kimi sənaye nəhəngləri öz yarımkeçirici tədqiqat proqramlarına başladılar və kristal detektorlar üçün yeni istehsal müəssisələrini inkişaf etdirməyə başladılar.
Birgə səylər nəticəsində silisium və germanium kristallarının təmizliyi başlanğıcda 99%-dən 99,999%-ə, yəni 100 atoma bir çirkli hissəciyə qədər yüksəldilib. Bu prosesdə alim və mühəndis kadrları germanium və silisiumun mücərrəd xassələri ilə yaxından tanış olmuş və onlara nəzarət etmək üçün tətbiq olunan texnologiyalar: ərimə, kristalların yetişdirilməsi, lazımi çirklərin (keçiriciliyi artıran bor kimi) əlavə edilməsi ilə yaxından tanış olmuşlar.
Və sonra müharibə başa çatdı. Radara tələbat itdi, lakin müharibə zamanı qazanılan bilik və bacarıqlar qaldı və bərk cisim gücləndiricisi arzusu unudulmadı. İndi yarış belə bir gücləndirici yaratmaq idi. Və ən azı üç komanda bu mükafatı qazanmaq üçün yaxşı vəziyyətdə idi.
West Lafayette
Birincisi, Karl Lark-Horowitz adlı Avstriya əsilli fizikin rəhbərlik etdiyi Purdue Universitetindən bir qrup idi. O, təkbaşına öz istedadı və təsiri ilə universitetin fizika fakültəsini qaranlıqdan çıxardı və Rad Laboratoriyasının öz laboratoriyasını germanium tədqiqatını həvalə etmək qərarına təsir etdi.
1947-ci ildə Carl Lark-Horowitz, mərkəzdə, əlində boru
1940-cı illərin əvvəllərində silikon radar rektifikatorları üçün ən yaxşı material hesab olunurdu, lakin onun altındakı dövri cədvəldəki material da əlavə öyrənilməyə layiq görünürdü. Germanium, işləməyi asanlaşdıran daha aşağı ərimə nöqtəsinə görə praktiki üstünlüyə malik idi: silikon üçün 940 dərəcə ilə müqayisədə (demək olar ki, polad ilə eyni) təxminən 1400 dərəcə. Yüksək ərimə nöqtəsinə görə, ərimiş silisiumun içinə axmayan, onu çirkləndirən bir blank hazırlamaq olduqca çətin idi.
Buna görə də, Lark-Horowitz və onun həmkarları bütün müharibəni germaniumun kimyəvi, elektrik və fiziki xüsusiyyətlərini öyrənməyə sərf etdilər. Ən mühüm maneə “əks gərginlik” idi: germanium rektifikatorları çox aşağı gərginlikdə cərəyanı düzəltməyi dayandırdılar və onun əks istiqamətdə axmasına icazə verdilər. Əks cərəyan nəbzi radarın qalan komponentlərini yandırdı. Lark-Horowitz-in aspirantlarından biri, Seymur Benzer, bu problemi bir ildən çox müddət ərzində araşdırdı və nəhayət, yüzlərlə volta qədər olan gərginliklərdə əks impulsları dayandıran qalay əsaslı əlavə hazırladı. Qısa müddət sonra, Western Electric, Bell Labs-in istehsal bölməsi, hərbi istifadə üçün Benzer düzəldiciləri buraxmağa başladı.
Purduedə germaniumun öyrənilməsi müharibədən sonra da davam etdi. 1947-ci ilin iyununda artıq professor olan Benzer qeyri-adi anomaliya haqqında məlumat verdi: bəzi təcrübələrdə germanium kristallarında yüksək tezlikli salınımlar meydana çıxdı. Və onun həmkarı Ralph Bray müharibə zamanı başlayan bir layihə üzrə “həcmli müqavimət”i öyrənməyə davam etdi. Həcm müqaviməti rektifikatorun təmas nöqtəsində germanium kristalında elektrik cərəyanının necə axdığını təsvir edir. Bray müəyyən etdi ki, yüksək gərginlikli impulslar n-tipli germaniumun bu cərəyanlara qarşı müqavimətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Özü də bilmədən sözdə şahid oldu. "azlıq" yük daşıyıcıları. n tipli yarımkeçiricilərdə artıq mənfi yük əksər yük daşıyıcısı kimi xidmət edir, lakin müsbət “deşiklər” də cərəyan daşıya bilir və bu zaman yüksək gərginlikli impulslar germanium strukturunda deşiklər yaradaraq azlıq yük daşıyıcılarının yaranmasına səbəb olur. .
Bray və Benzer fərqinə varmadan germanium gücləndiricisinə cəld yaxınlaşdılar. Benzer, 1948-ci ilin yanvarında bir konfransda Bell Laboratoriyasının alimi Valter Bratteni onunla həcmli sürüklənməni müzakirə etmək üçün tutdu. O, Brattenin cərəyan keçirə bilən birinci kontaktın yanında başqa bir nöqtə kontaktı yerləşdirməyi təklif etdi və sonra onlar səthin altında nə baş verdiyini anlaya bilsinlər. Brattain sakitcə bu təkliflə razılaşdı və getdi. Görəcəyimiz kimi, o, belə bir təcrübənin nələri ortaya çıxara biləcəyini çox yaxşı bilirdi.
Oney-sous-Bois
Purdue qrupu tranzistora doğru sıçrayış etmək üçün həm texnologiyaya, həm də nəzəri əsasa malik idi. Lakin onlar buna təsadüfən rast gələ bilərdilər. Onları yeni bir cihaz növü axtarışında deyil, materialın fiziki xüsusiyyətləri maraqlandırırdı. Almaniyadan olan iki keçmiş radar tədqiqatçısı Heinrich Welker və Herbert Mathare'nin məqsədi sənaye yarımkeçirici cihazları yaratmaq olan bir komandaya rəhbərlik etdiyi Aunes-sous-Boisdə (Fransa) çox fərqli bir vəziyyət hökm sürdü.
Uelker məşhur nəzəriyyəçi Arnold Sommerfeldin idarə etdiyi Münhen Universitetində əvvəlcə fizika üzrə təhsil alıb, sonra isə dərs deyib. 1940-cı ildən o, sırf nəzəri bir yol buraxdı və Luftwaffe üçün radar üzərində işləməyə başladı. Mathare (Belçika əsilli) fizika təhsili aldığı Aaxendə böyüdü. O, 1939-cu ildə Alman radio nəhəngi Telefunken-in tədqiqat şöbəsinə daxil olub. Müharibə zamanı o, müttəfiqlərin hava hücumlarından qaçmaq üçün işini Berlinin şərqindən Sileziyadakı abbatlığa köçürdü, daha sonra irəliləyən Qırmızı Ordudan qaçmaq üçün yenidən qərbə, nəticədə Amerika ordusunun əlinə keçdi.
Anti-Hitler Koalisiyasındakı rəqibləri kimi, almanlar da 1940-cı illərin əvvəllərində kristal detektorların radar üçün ideal qəbuledici olduğunu, silikon və germaniumun isə onların yaradılması üçün ən perspektivli material olduğunu bilirdilər. Mathare və Welker müharibə zamanı bu materialların rektifikatorlarda səmərəli istifadəsini yaxşılaşdırmağa çalışdılar. Müharibədən sonra hər ikisi hərbi işlərinə görə vaxtaşırı sorğu-suallara məruz qaldılar və nəhayət, 1946-cı ildə Fransa kəşfiyyatçısından Parisə dəvət aldılar.
Westinghouse-un Fransız bölməsi olan Compagnie des Freins & Signaux (“əyləclər və siqnallar şirkəti”), bərk cisim düzəldiciləri yaratmaq üçün Fransanın telefon orqanından müqavilə aldı və onlara kömək etmək üçün Alman alimlərini axtardı. Son zamanlar düşmənlərin belə bir ittifaqı qəribə görünə bilər, lakin bu tənzimləmə hər iki tərəf üçün kifayət qədər əlverişli oldu. 1940-cı ildə məğlub olan fransızların yarımkeçiricilər sahəsində bilik əldə etmək qabiliyyəti yox idi və almanların bacarıqlarına böyük ehtiyacları var idi. Almanlar işğal olunmuş və müharibə şəraitində olan ölkədə heç bir yüksək texnologiyalı sahədə inkişaf edə bilmədilər, buna görə də işə davam etmək üçün fürsət tapdılar.
Welker və Mathare Paris ətrafındakı Aunes-sous-Bois bölgəsində iki mərtəbəli evdə qərargah qurdular və texniki işçilər qrupunun köməyi ilə 1947-ci ilin sonunda germanium rektifikatorlarını uğurla işə saldılar. Sonra daha ciddi işə keçdilər. mükafatlar: Welker superkeçiricilərə, Mathare isə gücləndiricilərə olan marağına qayıtdı.
Herbert Mathare 1950-ci ildə
Müharibə zamanı Mathare dövrə səs-küyünü azaltmaq üçün iki nöqtəli kontakt düzəldiciləri - "duodeodlar" ilə sınaqdan keçirdi. O, təcrübələrini yenidən davam etdirdi və tezliklə birincidən metrin 1/100 milyonda bir hissəsində yerləşən ikinci pişiyin bığının bəzən birinci bığdan keçən cərəyanı modulyasiya edə bildiyini kəşf etdi. O, kifayət qədər yararsız olsa da, möhkəm bir gücləndirici yaratdı. Daha etibarlı performansa nail olmaq üçün o, müharibə zamanı germanium kristalları ilə işləmək üzrə böyük təcrübə qazanmış Welkere müraciət etdi. Welkerin komandası germanium kristallarının daha böyük, daha təmiz nümunələrini böyütdü və materialın keyfiyyəti yaxşılaşdıqca, Mathare nöqtəsi ilə əlaqə gücləndiriciləri 1948-ci ilin iyun ayına qədər etibarlı oldu.
Germanium ilə iki təmas nöqtəsi olan Mathare sxeminə əsaslanan "transistron"un rentgen şəkli
Mathare hətta baş verənlərin nəzəri modelinə sahib idi: o, ikinci kontaktın germaniumda deşiklər açdığına, ilk kontaktdan cərəyanın keçməsini sürətləndirərək azlıq yük daşıyıcılarını təmin etdiyinə inanırdı. Welker onunla razılaşmadı və baş verənlərin bir növ sahə effektindən asılı olduğuna inanırdı. Bununla belə, onlar cihazı və ya nəzəriyyəni işləyib hazırlamazdan əvvəl öyrəndilər ki, bir qrup amerikalı altı ay əvvəl eyni konsepsiyanı - iki nöqtə kontaktlı germanium gücləndiricisini hazırlayıb.
Murray Hill
Müharibənin sonunda Mervin Kelli Bill Şoklinin rəhbərlik etdiyi Bell Laboratoriyasının yarımkeçirici tədqiqat qrupunda islahatlar apardı. Layihə böyüdü, daha çox maliyyə aldı və Manhettendəki orijinal laboratoriya binasından Nyu Cersi ştatının Murray Hilldəki genişlənən kampusuna köçdü.
Murray Hill Kampusu, təxminən. 1960
Qabaqcıl yarımkeçiricilərlə yenidən tanış olmaq üçün (müharibə zamanı əməliyyat tədqiqatlarında işlədikdən sonra) Şokli 1945-ci ilin yazında Russell Ohl-un Holmdel laboratoriyasına baş çəkdi. Ohl müharibə illərini silikon üzərində işlədi və vaxt itirmədi. O, Şokliyə öz konstruksiyası olan və onu “təsdiq” adlandırdığı kobud gücləndiricini göstərdi. O, silikon nöqtəli kontakt düzəldici götürdü və onun vasitəsilə batareyadan cərəyan göndərdi. Göründüyü kimi, batareyadan gələn istilik təmas nöqtəsi boyunca müqaviməti azaldıb və rektifikatoru daxil olan radio siqnallarını dinamiki gücləndirmək üçün kifayət qədər güclü dövrəyə ötürə bilən gücləndiriciyə çevirdi.
Təsir kobud və etibarsız idi, kommersiyalaşdırılması üçün yararsız idi. Bununla belə, Şoklinin yarımkeçirici gücləndiricinin yaradılmasının mümkün olması və bunun bərk cisim elektronikası sahəsində tədqiqatlar üçün prioritet olması barədə fikirlərini təsdiqləmək kifayət idi. Ola komandası ilə bu görüş həm də Şokli ilk növbədə silikon və germaniumun öyrənilməli olduğuna inandırdı. Onlar cəlbedici elektrik xassələri nümayiş etdirdilər və Ohl metalurqları Jack Skaff və Henry Theurer müharibə zamanı bu kristalları böyütmək, təmizləmək və dopinq etməkdə heyrətamiz müvəffəqiyyət əldə etdilər və digər yarımkeçirici materiallar üçün mövcud olan bütün texnologiyalardan üstün oldular. Şoklinin qrupu müharibədən əvvəlki mis oksid gücləndiricilərinə daha çox vaxt itirmək fikrində deyildi.
Kellinin köməyi ilə Şokli yeni komanda yığmağa başladı. Əsas oyunçular arasında Şokliyə bərk cisim gücləndiricisində ilk cəhdində kömək edən Walter Brattain və gənc fizik və Bell Labs-ın yeni əməkdaşı Con Bardin daxil idi. Bardeen, ehtimal ki, komandanın hər hansı bir üzvünün bərk cisim fizikası haqqında ən geniş biliyə malik idi - onun dissertasiyası natrium metalının strukturunda elektronların enerji səviyyələrini təsvir etdi. O, həmçinin Atanasov və Brattain kimi Con Hasbrouck Van Vleck-in başqa bir protegesi idi.
Atanasov kimi Bardin və Şoklinin dissertasiyaları da son dərəcə mürəkkəb hesablamalar tələb edirdi. Onlar Monronun masa üstü kalkulyatorundan istifadə edərək materialların enerji strukturunu hesablamaq üçün Alan Wilson tərəfindən müəyyən edilmiş yarımkeçiricilərin kvant mexaniki nəzəriyyəsindən istifadə etməli idilər. Tranzistorun yaradılmasına kömək etməklə, onlar, əslində, gələcək aspirantların bu cür işlərdən xilas olmasına töhfə verdilər.
Şoklinin bərk cisim gücləndiricisinə ilk yanaşması sonradan adlandırılan şeyə əsaslanırdı.". O, metal lövhəni n tipli yarımkeçirici üzərində (mənfi yüklərin artıqlığı ilə) asdı. Lövhəyə müsbət yük tətbiq etmək, artıq elektronları kristalın səthinə çəkərək, elektrik cərəyanının asanlıqla keçə biləcəyi mənfi yüklər çayı yaratdı. Gücləndirilmiş siqnal (vaflidə yük səviyyəsi ilə təmsil olunur) bu şəkildə əsas dövrəni modulyasiya edə bilər (yarımkeçiricinin səthi boyunca keçir). Bu sxemin səmərəliliyi ona fizika üzrə nəzəri bilikləri ilə təklif olunurdu. Ancaq bir çox təcrübə və təcrübələrə baxmayaraq, sxem heç vaxt işləmədi.
1946-cı ilin martına qədər Bardin bunun səbəbini izah edən yaxşı işlənmiş bir nəzəriyyə yaratdı: kvant səviyyəsində yarımkeçiricinin səthi onun daxilindən fərqli davranır. Səthə çəkilən mənfi yüklər "səth vəziyyətlərində" tutulur və elektrik sahəsinin boşqabın materiala nüfuz etməsinə mane olur. Komandanın qalan hissəsi bu təhlili cəlbedici tapdı və üç yol üzrə yeni bir araşdırma proqramı başlatdı:
- Səth hallarının mövcudluğunu sübut edin.
- Onların xassələrini öyrənin.
- Onları necə məğlub edəcəyinizi anlayın və işləyin .
Bir il yarım davam edən araşdırma və təcrübədən sonra 17-ci il noyabrın 1947-də Brattain bir irəliləyiş əldə etdi. O, aşkar etdi ki, vafli ilə yarımkeçirici arasına su kimi ionla dolu maye yerləşdirsə, vaflidən gələn elektrik sahəsi ionları yarımkeçiricilərə doğru itələyəcək və orada səthi vəziyyətlərdə sıxışan yükləri neytrallaşdıracaq. İndi o, vaflidəki yükü dəyişdirərək silikon parçasının elektrik davranışını idarə edə bilirdi. Bu müvəffəqiyyət Bardeen-ə gücləndirici yaratmaq üçün yeni bir yanaşma ideyası verdi: rektifikatorun təmas nöqtəsini elektrolit suyu ilə əhatə edin və sonra səth şəraitinə nəzarət etmək üçün suda ikinci naqildən istifadə edin və beləliklə, əsas elektrik keçiriciliyinin keçiricilik səviyyəsinə nəzarət edin. əlaqə saxlayın. Beləliklə, Bardin və Brattain finişə çatdılar.
Bardinin ideyası işə yaradı, lakin gücləndirmə zəif idi və insan qulağı üçün əlçatmaz olan çox aşağı tezliklərdə işləyirdi - ona görə də telefon və ya radio gücləndiricisi kimi yararsız idi. Bardeen, Purdue-də istehsal olunan tərs gərginliyə davamlı germaniumun səthində daha az yük yığacağına inanaraq, keçməyi təklif etdi. Birdən güclü bir artım aldılar, lakin gözləniləndən əks istiqamətdə. Onlar azlıq daşıyıcı effektini kəşf etdilər - gözlənilən elektronların əvəzinə germaniumdan keçən cərəyan elektrolitdən gələn dəliklərlə gücləndirildi. Elektrolitdəki naqildəki cərəyan n tipli germaniumun səthində p tipli təbəqə (artıq müsbət yüklər bölgəsi) yaratdı.
Sonrakı təcrübələr göstərdi ki, heç bir elektrolitə ehtiyac yoxdur: sadəcə olaraq, iki təmas nöqtəsini germanium səthinə yaxın yerləşdirməklə onların birindən digərindəki cərəyana qədər cərəyanı modulyasiya etmək mümkün idi. Onları mümkün qədər yaxınlaşdırmaq üçün Brattain bir qızıl folqa parçasını üçbucaqlı plastik parçasına bükdü və sonra folqa ucunu diqqətlə kəsdi. Sonra bir yaydan istifadə edərək, üçbucağı germaniumun üzərinə basdı, bunun nəticəsində kəsiklərin iki kənarı onun səthinə 0,05 mm məsafədə toxundu. Bu, Bell Labs-ın tranzistor prototipinə fərqli görünüş verdi:
Brattain və Bardeen tranzistor prototipi
Mathare və Welkerin cihazı kimi, bu, prinsipcə, klassik "pişik bığı" idi, bir əvəzinə iki əlaqə nöqtəsi var idi. Dekabrın 16-da o, güc və gərginlikdə əhəmiyyətli bir artım və səsli diapazonda 1000 Hz tezliyi istehsal etdi. Bir həftə sonra, kiçik təkmilləşdirmələrdən sonra Bardin və Brattain gərginliyi 100 dəfə, gücü 40 dəfə artırdılar və Bellin direktorlarına onların cihazlarının səsli nitq yarada biləcəyini nümayiş etdirdilər. Bərk cisimlərin inkişaf etdirilməsi qrupunun başqa bir üzvü Con Pirs Bellin mis oksidi düzəldicisinin, varistorun adından sonra "tranzistor" termini yaratdı.
Sonrakı altı ay ərzində laboratoriya yeni yaradılışı gizli saxladı. Rəhbərlik tranzistorun kommersiyalaşdırılmasına hər kəsin əlinə keçməmişdən əmin olmaq istəyirdi. 30 iyun 1948-ci ildə, Welker və Mathare'nin ölümsüzlük xəyallarını məhv etmək üçün bir mətbuat konfransı təyin edildi. Bu vaxt yarımkeçirici tədqiqat qrupu sakitcə çökdü. Bardin və Brattenin nailiyyətləri haqqında eşitdikdən sonra, onların müdiri Bill Shockley, bütün krediti özünə götürmək üçün işləməyə başladı. Və o, yalnız müşahidə rolunu oynasa da, Şokli ictimai təqdimatda bərabər, hətta daha çox reklam aldı - onun bu buraxılmış fotoşəkildə, hərəkətin qalınlığında, laboratoriya skamyasının yanında göründüyü kimi:
1948-ci il reklam fotoşəkili - Bardeen, Shockley və Brattain
Bununla belə, bərabər şöhrət Şokli üçün kifayət etmədi. Bell Labs-dan kənar hər kəs tranzistor haqqında bilməmişdən əvvəl, o, onu özü üçün yenidən icad etməklə məşğul idi. Və bu, bir çox belə ixtiralardan yalnız birincisi idi.
Başqa nə oxumaq
- Robert Buderi, Dünyanı Dəyişdirən İxtira (1996)
- Michael Riordan, “How Europe Missed the Transistor,” IEEE Spectrum (1 noyabr 2005-ci il)
- Michael Riordan və Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "Fransız" tranzistoru, (1994)
Mənbə: www.habr.com