Ang ubang mga artikulo sa serye:
- Kasaysayan sa relay
- Kasaysayan sa elektronik nga mga kompyuter
- Kasaysayan sa transistor
- Kasaysayan sa internet
Ang tunawan sa gubat nagtakda sa entablado alang sa pag-abut sa transistor. Gikan sa 1939 hangtod 1945, ang teknikal nga kahibalo sa natad sa semiconductor milambo pag-ayo. Ug adunay usa ka yano nga hinungdan niini: radar. Ang labing importante nga teknolohiya sa gubat, mga pananglitan niini naglakip sa: pag-ila sa mga pag-atake sa hangin, pagpangita sa mga submarino, pagdirekta sa mga pag-atake sa hangin sa kagabhion ngadto sa mga target, pag-target sa mga sistema sa depensa sa hangin ug mga pusil sa dagat. Ang mga inhenyero nakakat-on pa gani kon unsaon pag-shoehorn ang gagmay nga mga radar ngadto sa mga kabhang sa artilerya aron kini mobuto samtang sila molupad duol sa target - . Bisan pa, ang gigikanan niining kusgan nga bag-ong teknolohiya sa militar naa sa usa ka mas malinawon nga natad: ang pagtuon sa ibabaw nga atmospera alang sa mga katuyoan sa siyensya.
Radar
Sa 1901, ang Marconi Wireless Telegraph Company malampuson nga nagpadala sa usa ka wireless nga mensahe tabok sa Atlantiko, gikan sa Cornwall ngadto sa Newfoundland. Kini nga kamatuoran mitultol sa modernong siyensiya ngadto sa kalibog. Kung ang mga transmission sa radyo mobiyahe sa usa ka tul-id nga linya (ingon sa kinahanglan nila), ang ingon nga pagpasa kinahanglan nga imposible. Walay direktang linya sa panan-aw tali sa England ug Canada nga dili makatabok sa Yuta, busa ang mensahe ni Marconi kinahanglang molupad ngadto sa kawanangan. Ang American engineer nga si Arthur Kennealy ug ang British physicist nga si Oliver Heaviside dungan ug independente nga nagsugyot nga ang pagpatin-aw alang niini nga panghitabo kinahanglan nga adunay kalabutan sa usa ka layer sa ionized gas nga nahimutang sa ibabaw nga atmospera, nga makahimo sa pagpabanaag sa mga balud sa radyo balik sa Yuta (Si Marconi mismo nagtuo nga ang mga radio waves sunda ang kurbada sa nawong sa Yuta, bisan pa, ang mga pisiko wala mosuporta niini).
Sa katuigan sa 1920, ang mga siyentipiko nakahimog bag-ong kagamitan nga nagpaposible nga una nga mapamatud-an ang paglungtad sa ionosphere ug dayon tun-an ang estruktura niini. Gigamit nila ang mga vacuum tubes aron makamugna og mga short-wave nga mga pulso sa radyo, mga directional antenna aron ipadala kini ngadto sa atmospera ug irekord ang mga lanog, ug aron ipakita ang mga resulta. Kon mas dugay ang paglangan sa echo return, mas layo ang ionosphere. Kini nga teknolohiya gitawag nga atmospheric sounding, ug kini naghatag sa batakang teknikal nga imprastraktura alang sa pagpalambo sa radar (ang termino nga "radar", gikan sa RAdio Detection And Ranging, wala makita hangtud sa 1940s sa US Navy).
Kini usa lamang ka butang sa panahon sa wala pa ang mga tawo nga adunay husto nga kahibalo, kahinguhaan ug panukmod nakaamgo sa potensyal alang sa terrestrial nga mga aplikasyon sa maong mga ekipo (sa ingon ang kasaysayan sa radar mao ang kaatbang sa kasaysayan sa teleskopyo, nga unang gituyo alang sa terrestrial nga paggamit) . Ug ang kalagmitan sa ingon nga usa ka panabut nagdugang samtang ang radyo mikaylap sa tibuuk nga planeta, ug daghang mga tawo ang nakamatikod sa pagpanghilabot nga gikan sa duol nga mga barko, eroplano ug uban pang dagkong mga butang. Ang kahibalo sa mga teknolohiya sa pagpalanog sa taas nga atmospera mikaylap sa ikaduha (1932-1933), sa dihang ang mga siyentista nagtigom ug mapa sa ionosphere gikan sa lainlaing mga estasyon sa Arctic. Sa wala madugay, ang mga team sa Britanya, USA, Germany, Italy, USSR ug uban pang mga nasud nagpalambo sa ilang pinakasimple nga sistema sa radar.
uban sa iyang 1935 radar
Unya nahitabo ang gubat, ug ang importansya sa mga radar sa mga nasod—ug ang mga kahinguhaan sa pagpauswag niini—midako pag-ayo. Sa Estados Unidos, kini nga mga kapanguhaan nagtigum sa usa ka bag-ong organisasyon nga gitukod kaniadtong 1940 sa MIT, nailhan nga (gitawag kini nga espesipiko aron sa pagpahisalaag sa langyaw nga mga espiya ug paghimo sa impresyon nga ang radioactivity gitun-an sa laboratoryo - niadtong panahona pipila ka mga tawo ang mituo sa atomic bomb). Ang proyekto sa Rad Lab, nga wala mahimong bantogan sama sa Manhattan Project, bisan pa niana nag-recruit sa parehas nga talagsaon ug talento nga mga pisiko gikan sa tibuok Estados Unidos ngadto sa mga han-ay niini. Lima sa unang mga empleyado sa laboratoryo (lakip ang и ) nakadawat ug Nobel Prize. Sa pagtapos sa gubat, mga 500 ka doktor sa siyensiya, mga siyentipiko ug mga inhenyero ang nagtrabaho sa laboratoryo, ug sa kinatibuk-an nga 4000 ka mga tawo ang nagtrabaho. Tunga sa milyon nga dolyares—itandi sa tibuok nga badyet sa ENIAC—gigasto sa Radiation Laboratory Series lamang, usa ka baynte-pito ka tomo nga rekord sa tanang kahibalo nga nakuha gikan sa laboratoryo panahon sa gubat (bisan tuod ang paggasto sa gobyerno sa US sa teknolohiya sa radar dili limitado. sa badyet sa Rad Lab; sa panahon sa gubat ang gobyerno mipalit ug tulo ka bilyong dolyares nga kantidad sa mga radar).
MIT Building 20, diin nahimutang ang Rad Lab
Usa sa mga nag-unang bahin sa panukiduki sa Rad Lab mao ang high-frequency radar. Ang unang mga radar migamit ug mga wavelength nga gisukod sa metros. Apan ang mas taas nga frequency nga mga sagbayan nga adunay mga wavelength nga gisukod sa sentimetro—microwaves—gitugotan alang sa mas compact nga mga antenna ug dili kaayo magkatag sa lagyong mga distansiya, nga nagsaad ug mas dakong bentaha sa gidak-on ug katukma. Ang mga microwave radar mahimong mohaum sa ilong sa usa ka eroplano ug makamatikod sa mga butang nga sama kadako sa periskop sa submarino.
Ang una nga nakasulbad niini nga problema mao ang usa ka grupo sa mga British physicist gikan sa University of Birmingham. Niadtong 1940 ilang gipalambo ang "", nga nagtrabaho sama sa usa ka electromagnetic "whistle", nga naghimo sa usa ka random nga pulso sa elektrisidad ngadto sa usa ka gamhanan ug tukma nga tuned sinag sa microwaves. Kini nga microwave transmitter usa ka libo ka pilo nga mas gamhanan kay sa iyang labing duol nga kakompetensya; kini naghatag ug dalan alang sa praktikal nga high-frequency radar transmitters. Bisan pa, kinahanglan niya ang usa ka kauban, usa ka tigdawat nga makahimo sa pag-ila sa taas nga mga frequency. Ug niining puntoha mobalik kita sa kasaysayan sa mga semiconductor.
Magnetron cross-section
Ang ikaduhang pag-abot sa bungot sa iring
Nahibal-an nga ang mga vacuum tubes dili gyud angay alang sa pagdawat mga signal sa radar sa microwave. Ang gintang tali sa init nga cathode ug sa bugnaw nga anode nagmugna sa usa ka kapasidad, hinungdan nga ang sirkito nagdumili sa pag-operate sa taas nga mga frequency. Ang labing kaayo nga teknolohiya nga magamit alang sa high-frequency radar mao ang karaan nga ""- usa ka gamay nga piraso sa alambre nga gipilit sa usa ka kristal nga semiconductor. Daghang mga tawo ang nakadiskubre niini nga independente, apan ang labing duol nga butang sa among istorya mao ang nahitabo sa New Jersey.
Niadtong 1938, ang Bell Labs nakigkontrata sa Navy aron makahimo og fire-control radar sa 40 cm range—mas mubo, ug busa mas taas ang frequency, kay sa kasamtangan nga mga radar sa pre-resonant magnetron era. Ang nag-unang buluhaton sa panukiduki miadto sa usa ka dibisyon sa mga laboratoryo sa Holmdel, habagatan sa Staten Island. Wala magdugay nga nahibal-an sa mga tigdukiduki kung unsa ang ilang kinahanglan alang sa usa ka high-frequency nga tigdawat, ug sa wala madugay ang engineer nga si George Southworth nagsuhid sa mga tindahan sa radyo sa Manhattan alang sa mga daan nga cat-whisker detector. Sama sa gipaabut, kini nagtrabaho labi ka maayo kaysa sa lamp detector, apan kini dili lig-on. Busa gipangita ni Southworth ang usa ka electrochemist nga ginganlag Russell Ohl ug gihangyo siya sa pagsulay sa pagpauswag sa pagkaparehas sa tubag sa usa ka single-point crystal detector.
Si Ol usa ka talagsaon nga tawo, nga nag-isip sa pag-uswag sa teknolohiya nga iyang padulngan, ug naghisgot bahin sa matag karon nga mga panan-aw nga adunay mga panan-awon sa umaabot. Pananglitan, gipahayag niya nga kaniadtong 1939 nahibal-an niya ang bahin sa umaabot nga pag-imbento sa usa ka silicon amplifier, apan kana nga kapalaran gitakda alang sa laing tawo nga mag-imbento niini. Pagkahuman sa pagtuon sa daghang mga kapilian, gihusay niya ang silicon ingon ang labing kaayo nga sangkap alang sa mga tigdawat sa Southworth. Ang problema mao ang abilidad sa pagkontrolar sa sulod sa materyal aron makontrol ang elektrikal nga mga kabtangan niini. Niadtong panahona, ang mga industriyal nga silicon ingots kaylap; gigamit sila sa mga galingan sa asero, apan sa ingon nga produksiyon walay usa nga gisamokan, ingnon ta, ang sulod sa 1% phosphorus sa silicon. Nangayo og tabang sa usa ka magtiayon nga mga metallurgist, si Ol misugod sa pagkuha og mas limpyo nga mga blangko kay sa kaniadto nga posible.
Samtang sila nagtrabaho, ilang nadiskobrehan nga ang pipila sa ilang mga kristal nagtul-id sa sulog sa usa ka direksyon, samtang ang uban nagtul-id sa sulog sa pikas. Gitawag nila sila nga "n-type" ug "p-type". Ang dugang nga pag-analisar nagpakita nga lain-laing mga matang sa mga hugaw ang responsable niini nga mga matang. Ang Silicon anaa sa ikaupat nga kolum sa periodic table, nagpasabot nga kini adunay upat ka electron sa gawas nga kabhang niini. Sa usa ka blangko nga puro nga silicon, ang matag usa niini nga mga electron maghiusa sa usa ka silingan. Ang mga hugaw gikan sa ikatulo nga kolum, ingon ang boron, nga adunay usa ka gamay nga electron, nagmugna og usa ka "lungag," dugang nga luna alang sa kasamtangan nga paglihok sa kristal. Ang resulta usa ka p-type nga semiconductor (nga adunay sobra nga positibo nga mga singil). Ang mga elemento gikan sa ikalima nga kolum, sama sa phosphorus, naghatag og dugang nga libre nga mga electron nga magdala sa kasamtangan, ug usa ka n-type nga semiconductor ang nakuha.
Kristal nga istruktura sa silicon
Kining tanan nga panukiduki makaiikag kaayo, apan sa 1940 Southworth ug Ohl dili na duol sa paghimo sa usa ka nagtrabaho nga prototype sa usa ka high-frequency nga radar. Sa samang higayon, ang gobyerno sa Britanya nangayo ug dinaliang praktikal nga mga resulta tungod sa nag-ung-ong nga hulga gikan sa Luftwaffe, nga nakamugna na og ready-to-production nga mga microwave detector nga nagtrabaho dungan sa magnetron transmitters.
Bisan pa, ang balanse sa mga pag-uswag sa teknolohiya sa dili madugay moadto sa kasadpan nga bahin sa Atlantiko. Nakahukom si Churchill nga ibutyag ang tanan nga teknikal nga mga sekreto sa Britanya ngadto sa mga Amerikano sa wala pa siya mosulod sa gubat (tungod kay siya nagtuo nga kini mahitabo gihapon). Nagtuo siya nga takus kini sa peligro sa pagtagas sa kasayuran, sukad niadto ang tanan nga mga kapabilidad sa industriya sa Estados Unidos ihulog sa pagsulbad sa mga problema sama sa atomic nga mga hinagiban ug radar. British Science and Technology Mission (mas nailhan isip ) miabot sa Washington niadtong Septiyembre 1940 ug nagdala sa iyang bagahe ug regalo sa dagway sa teknolohiyang mga milagro.
Ang pagkadiskobre sa talagsaong gahum sa resonant magnetron ug ang pagka-epektibo sa British crystal detector sa pagdawat sa signal niini nagpalagsik sa panukiduki sa Amerika ngadto sa semiconductors isip basehan sa high-frequency radar. Adunay daghang trabaho nga kinahanglan buhaton, labi na sa siyensya sa materyal. Aron matubag ang panginahanglan, ang mga kristal nga semiconductor “kinahanglang himoon sa minilyon, labaw pa sa posible kaniadto. Kinahanglan nga pauswagon ang pagtul-id, pagpakunhod sa pagkasensitibo sa shock ug pagkasunog, ug pagminus sa kalainan tali sa lainlaing mga hugpong sa mga kristal.
Silicon Point Contact Rectifier
Gibuksan sa Rad Lab ang bag-ong mga departamento sa panukiduki aron tun-an ang mga kabtangan sa mga kristal nga semiconductor ug kung giunsa kini mabag-o aron mapadako ang bililhon nga mga kabtangan sa tigdawat. Ang labing gisaad nga mga materyales mao ang silicon ug germanium, mao nga ang Rad Lab nakahukom sa pagdula niini nga luwas ug naglunsad og parallel nga mga programa sa pagtuon sa duha: silicon sa University of Pennsylvania ug germanium sa Purdue. Ang mga higante sa industriya sama sa Bell, Westinghouse, Du Pont, ug Sylvania nagsugod sa ilang kaugalingon nga mga programa sa panukiduki sa semiconductor ug nagsugod sa paghimo og bag-ong mga pasilidad sa paggama alang sa mga detektor sa kristal.
Pinaagi sa hiniusang paningkamot, ang kaputli sa silicon ug germanium nga mga kristal gipataas gikan sa 99% sa sinugdanan ngadto sa 99,999% - nga mao, ngadto sa usa ka hugaw nga partikulo kada 100 ka atomo. Sa proseso, ang usa ka kadre sa mga siyentista ug mga inhenyero nasinati pag-ayo sa abstract nga mga kabtangan sa germanium ug silicon ug gigamit ang mga teknolohiya sa pagkontrol niini: pagtunaw, pagtubo sa mga kristal, pagdugang sa gikinahanglan nga mga hugaw (sama sa boron, nga nagdugang sa conductivity).
Ug dayon natapos ang gubat. Ang panginahanglan alang sa radar nawala, apan ang kahibalo ug kahanas nga nakuha sa panahon sa gubat nagpabilin, ug ang damgo sa usa ka solid-state amplifier wala makalimtan. Karon ang lumba mao ang paghimo sa ingon nga usa ka amplifier. Ug labing menos tulo ka mga koponan ang naa sa maayong posisyon aron makadaog kini nga premyo.
Kasadpang Lafayette
Ang una mao ang grupo gikan sa Purdue University nga gipangulohan sa usa ka Austrian-born physicist nga ginganlag Carl Lark-Horowitz. Siya nag-inusarang nagdala sa departamento sa pisika sa unibersidad gikan sa kangitngit pinaagi sa iyang talento ug impluwensya ug naimpluwensyahan ang desisyon sa Rad Lab nga itugyan ang iyang laboratoryo sa panukiduki sa germanium.
Carl Lark-Horowitz niadtong 1947, sentro, nga nagkupot ug tubo
Sa sayong bahin sa 1940s, ang silicon giisip nga labing maayo nga materyal alang sa mga rectifier sa radar, apan ang materyal nga ubos ra niini sa periodic table tan-awon nga takus sa dugang nga pagtuon. Ang Germanium adunay praktikal nga bentaha tungod sa iyang ubos nga pagkatunaw nga punto, nga naghimo niini nga mas sayon sa pagtrabaho uban sa: mga 940 degrees, itandi sa 1400 degrees alang sa silicon (halos sama sa steel). Tungod sa taas nga punto sa pagkatunaw, lisud kaayo ang paghimo og blangko nga dili motulo sa tinunaw nga silicon, nga makahugaw niini.
Busa, si Lark-Horowitz ug ang iyang mga kauban migugol sa tibuok gubat sa pagtuon sa kemikal, elektrikal ug pisikal nga mga kabtangan sa germanium. Ang labing importante nga babag mao ang "reverse boltahe": germanium rectifier, sa ubos kaayo nga boltahe, mihunong sa pagtul-id sa kasamtangan ug gitugotan kini sa pag-agos sa atbang nga direksyon. Gisunog sa reverse current pulse ang nahabilin nga mga sangkap sa radar. Usa sa mga estudyante nga gradwado sa Lark-Horowitz, si Seymour Benzer, nagtuon niini nga problema sulod sa kapin sa usa ka tuig, ug sa kataposan nakamugna ug tin-based nga additive nga nagpahunong sa mga reverse pulse sa mga boltahe nga hangtod sa gatosan ka boltahe. Wala madugay pagkahuman, ang Western Electric, ang dibisyon sa paggama sa Bell Labs, nagsugod sa pag-isyu sa mga rectifier sa Benzer alang sa paggamit sa militar.
Ang pagtuon sa germanium sa Purdue nagpadayon human sa gubat. Niadtong Hunyo 1947, si Benzer, usa na ka propesor, nagtaho sa usa ka talagsaon nga anomaliya: sa pipila ka mga eksperimento, ang mga high-frequency oscillations nagpakita sa germanium crystals. Ug ang iyang kauban nga si Ralph Bray nagpadayon sa pagtuon sa "volumetric resistance" sa usa ka proyekto nga gisugdan sa panahon sa gubat. Gihulagway sa pagsukol sa volume kung giunsa ang pag-agos sa kuryente sa kristal nga germanium sa contact point sa rectifier. Nakit-an ni Bray nga ang mga pulso nga adunay taas nga boltahe labi nga nakunhuran ang resistensya sa n-type nga germanium sa kini nga mga sulog. Sa walay pagkahibalo niini, nasaksihan niya ang gitawag. "minoridad" nga mga tigdala sa bayad. Sa n-type nga mga semiconductor, ang sobra nga negatibo nga bayad nagsilbing carrier sa kadaghanan nga bayad, apan ang positibo nga "mga buho" mahimo usab nga magdala karon, ug sa kini nga kaso, ang mga high-voltage nga pulso nagmugna og mga lungag sa istruktura sa germanium, hinungdan nga nagpakita ang mga tagdala sa bayad sa minorya. .
Si Bray ug Benzer miduol sa germanium amplifier nga wala makaamgo niini. Gidakop ni Benzer si Walter Brattain, usa ka siyentista sa Bell Labs, sa usa ka komperensya niadtong Enero 1948 aron hisgutan ang volumetric drag uban kaniya. Iyang gisugyot nga si Brattain magbutang ug laing punto nga kontak tapad sa una nga makahimo sa pag-agos, ug unya mahimo nilang masabtan kung unsa ang nahitabo sa ilawom sa nawong. Si Brattain hilom nga miuyon niini nga sugyot ug mibiya. Sama sa atong makita, nahibal-an niya pag-ayo kung unsa ang ipadayag sa ingon nga eksperimento.
Oney-sous-Bois
Ang grupo sa Purdue adunay teknolohiya ug teoretikal nga sukaranan aron mahimo ang paglukso padulong sa transistor. Apan mahimo ra unta nilang nasangit kini sa aksidente. Interesado sila sa pisikal nga mga kabtangan sa materyal, ug dili sa pagpangita sa usa ka bag-ong matang sa himan. Lahi kaayo nga sitwasyon ang mipatigbabaw sa Aunes-sous-Bois (France), diin ang duha ka kanhing mga tigdukiduki sa radar gikan sa Germany, si Heinrich Welker ug Herbert Mathare, nangulo sa usa ka team kansang tumong mao ang paghimo sa industriyal nga semiconductor device.
Si Welker una nga nagtuon ug dayon nagtudlo sa pisika sa Unibersidad sa Munich, nga gipadagan sa bantog nga theorist nga si Arnold Sommerfeld. Sukad sa 1940, mibiya siya sa usa ka teoretikal nga dalan ug nagsugod sa pagtrabaho sa usa ka radar alang sa Luftwaffe. Si Mathare (sa Belgian nga gigikanan) nagdako sa Aachen, diin siya nagtuon sa pisika. Nag-apil siya sa departamento sa panukiduki sa higanteng radyo sa Aleman nga Telefunken kaniadtong 1939. Sa panahon sa gubat, iyang gibalhin ang iyang trabaho gikan sa Berlin silangan ngadto sa abbey sa Silesia aron malikayan ang mga pag-atake sa kahanginan sa Allied, ug dayon balik sa kasadpan aron malikayan ang nag-asdang nga Pulang Hukbo, nga sa katapusan nahulog sa mga kamot sa kasundalohan sa Amerika.
Sama sa ilang mga kaatbang sa Anti-Hitler Coalition, nahibal-an sa mga German sa sayong bahin sa 1940s nga ang mga kristal nga detector mao ang sulundon nga tigdawat sa radar, ug nga ang silicon ug germanium mao ang labing maayong mga materyales alang sa ilang paglalang. Si Mathare ug Welker misulay sa panahon sa gubat aron mapauswag ang episyente nga paggamit niini nga mga materyales sa mga rectifier. Pagkahuman sa gubat, ang duha gipailalom sa matag karon nga interogasyon bahin sa ilang trabaho sa militar, ug sa katapusan nakadawat usa ka imbitasyon gikan sa usa ka opisyal sa paniktik sa Pransya sa Paris kaniadtong 1946.
Ang Compagnie des Freins & Signaux ("kompanya sa mga preno ug mga signal"), usa ka French division sa Westinghouse, nakadawat og kontrata gikan sa French nga awtoridad sa telepono sa paghimo og solid-state rectifiers ug nangayo og German nga mga siyentipiko nga tabangan sila. Ang ingon nga alyansa sa bag-o nga mga kaaway mahimo’g ingon katingad-an, apan kini nga kahikayan nahimo’g paborable alang sa duha ka kilid. Ang mga Pranses, nga napildi niadtong 1940, walay katakos sa pagbaton ug kahibalo sa natad sa semiconductor, ug gikinahanglan kaayo nila ang mga kahanas sa mga Aleman. Ang mga Germans dili makahimo sa pagpalambo sa bisan unsa nga high-tech nga mga natad sa usa ka okupar ug giguba sa gubat nga nasud, mao nga sila milukso sa oportunidad sa pagpadayon sa pagtrabaho.
Si Welker ug Mathare nagtukod og hedkuwarter sa duha ka andana nga balay sa Paris suburb sa Aunes-sous-Bois, ug uban sa tabang sa usa ka grupo sa mga technician, malampuson nilang gilusad ang germanium rectifiers sa katapusan sa 1947. Unya mibalik sila sa mas seryoso mga premyo: Si Welker mibalik sa iyang interes sa mga superconductors, ug si Mathare sa mga amplifier.
Herbert Mathare ni adtong 1950
Sa panahon sa gubat, si Mathare nag-eksperimento sa duha ka punto nga contact rectifier—“duodeodes”—sa pagsulay nga makunhuran ang sirkito nga kasaba. Gipadayon niya ang iyang mga eksperimento ug sa wala madugay nadiskobrehan nga ang usa ka ikaduha nga balbas sa iring, nga nahimutang 1/100 ka milyon sa usa ka metro gikan sa una, usahay maka-modulate sa sulog nga nag-agos sa unang bungot. Naghimo siya usa ka solid state amplifier, bisan kung wala’y kapuslanan. Aron makab-ot ang mas kasaligan nga pasundayag, midangop siya kang Welker, kinsa nakabaton ug daghang kasinatian sa pagtrabaho sa mga kristal nga germanium sa panahon sa gubat. Ang team ni Welker midako, mas dalisay nga mga sample sa germanium crystals, ug samtang ang kalidad sa materyal milambo, ang Mathare point contact amplifier nahimong kasaligan sa Hunyo 1948.
X-ray nga imahe sa usa ka "transistron" nga gibase sa Mathare circuit, nga adunay duha ka mga punto sa kontak sa germanium
Si Mathare adunay bisan usa ka teoretikal nga modelo sa kung unsa ang nahitabo: nagtuo siya nga ang ikaduha nga kontak naghimog mga lungag sa germanium, nga nagpadali sa pag-agi sa karon pinaagi sa una nga kontak, nga nagsuplay sa mga tagdala sa bayad sa minorya. Si Welker wala mouyon kaniya, ug nagtuo nga ang nahitabo nagdepende sa usa ka matang sa epekto sa uma. Bisan pa, sa wala pa nila mahimo ang aparato o teorya, nahibal-an nila nga usa ka grupo sa mga Amerikano ang nakaugmad sa parehas nga konsepto - usa ka germanium amplifier nga adunay duha ka punto nga kontak - unom ka bulan ang milabay.
Bungtod ang Murray Hill
Sa pagtapos sa gubat, gibag-o ni Mervyn Kelly ang grupo sa panukiduki sa semiconductor sa Bell Labs nga gipangulohan ni Bill Shockley. Ang proyekto mitubo, nakadawat og dugang nga pondo, ug mibalhin gikan sa orihinal nga lab building niini sa Manhattan ngadto sa nagkalapad nga kampus sa Murray Hill, New Jersey.
Murray Hill Campus, ca. 1960
Aron mailhan pag-usab ang iyang kaugalingon sa mga advanced semiconductors (pagkahuman sa iyang panahon sa panukiduki sa operasyon sa panahon sa gubat), si Shockley mibisita sa laboratoryo sa Holmdel ni Russell Ohl sa tingpamulak sa 1945. Gigugol ni Ohl ang mga tuig sa gubat nga nagtrabaho sa silicon ug wala mag-usik og panahon. Gipakita niya si Shockley usa ka krudo nga amplifier sa iyang kaugalingon nga konstruksyon, nga iyang gitawag nga "desister." Nagkuha siya ug silicon point contact rectifier ug nagpadala ug current gikan sa baterya pinaagi niini. Dayag, ang kainit gikan sa baterya nagpamenos sa resistensya sa tabok sa contact point, ug gihimo ang rectifier nga usa ka amplifier nga makahimo sa pagpadala sa umaabot nga mga signal sa radyo sa usa ka sirkito nga adunay kusog nga gahum sa usa ka speaker.
Ang epekto dili maayo ug dili kasaligan, dili angay alang sa komersyalisasyon. Bisan pa, igo na aron makumpirma ang opinyon ni Shockley nga posible nga maghimo usa ka amplifier nga semiconductor, ug kinahanglan kini nga himuon nga prayoridad sa panukiduki sa natad sa solid-state electronics. Kini usab nga panagtagbo sa team ni Ola ang nakapakombinsir ni Shockley nga ang silicon ug germanium kinahanglan nga tun-an una. Nagpakita sila og madanihon nga mga kabtangan sa elektrisidad, ug ang mga kauban nga metallurgist ni Ohl nga si Jack Skaff ug Henry Theurer nakab-ot ang talagsaong kalampusan sa pagtubo, pagputli, ug pag-doping niini nga mga kristal sa panahon sa gubat, nga milabaw sa tanan nga mga teknolohiya nga magamit alang sa ubang mga materyal nga semiconductor. Ang grupo ni Shockley dili na mag-usik ug panahon sa pre-war copper oxide amplifier.
Sa tabang ni Kelly, si Shockley nagsugod sa pag-assemble og bag-ong team. Ang mga importanteng magdudula naglakip ni Walter Brattain, kinsa mitabang kang Shockley sa iyang unang pagsulay sa usa ka solid-state amplifier (sa 1940), ug John Bardeen, usa ka batan-ong pisiko ug bag-ong empleyado sa Bell Labs. Si Bardeen tingali adunay labing halapad nga kahibalo sa solid state physics sa bisan kinsa nga miyembro sa team-ang iyang disertasyon naghulagway sa lebel sa enerhiya sa mga electron sa istruktura sa sodium metal. Usa usab siya ka protégé ni John Hasbrouck Van Vleck, sama nila Atanasov ug Brattain.
Ug sama ni Atanasov, ang mga disertasyon ni Bardeen ug Shockley nanginahanglan labi ka komplikado nga mga kalkulasyon. Kinahanglan nilang gamiton ang quantum mechanical theory sa semiconductors, nga gihubit ni Alan Wilson, aron kuwentahon ang energy structure sa mga materyales gamit ang desktop calculator ni Monroe. Pinaagi sa pagtabang sa paghimo sa transistor, sila, sa pagkatinuod, nakatampo sa pagluwas sa umaabot nga graduate nga mga estudyante gikan sa maong trabaho.
Ang una nga pamaagi ni Shockley sa usa ka solid-state amplifier nagsalig sa gitawag sa ulahi nga "". Gisuspinde niya ang usa ka metal plate sa usa ka n-type nga semiconductor (nga adunay sobra nga negatibo nga mga singil). Ang pagbutang og positibo nga karga ngadto sa plato nagbira sa sobra nga mga electron ngadto sa ibabaw sa kristal, nga naghimo sa usa ka suba sa negatibo nga mga singil diin ang koryente dali nga modagayday. Ang gipakusog nga signal (girepresentar sa lebel sa singil sa wafer) sa niini nga paagi mahimo’g modulate ang panguna nga circuit (nga moagi sa nawong sa semiconductor). Ang pagkaepektibo niini nga laraw gisugyot kaniya pinaagi sa iyang teoretikal nga kahibalo sa pisika. Apan, bisan pa sa daghang mga eksperimento ug mga eksperimento, ang laraw wala gyud molihok.
Pagka Marso 1946, si Bardeen nakamugna ug usa ka maayo nga naugmad nga teorya nga nagpatin-aw sa hinungdan niini: ang nawong sa usa ka semiconductor sa lebel sa quantum lahi ang pamatasan gikan sa sulod niini. Ang negatibo nga mga singil nga nakuha sa ibabaw mahimong natanggong sa "mga estado sa nawong" ug gibabagan ang natad sa kuryente gikan sa pagsulod sa plato sa materyal. Ang nahabilin sa team nakit-an nga kini nga pag-analisar nga makapadani, ug naglansad usa ka bag-ong programa sa panukiduki sa tulo ka mga agianan:
- Pamatud-i ang paglungtad sa mga estado sa ibabaw.
- Tun-i ang ilang mga kabtangan.
- Hunahunaa kung giunsa sila pagpildi ug paghimo niini nga molihok .
Human sa usa ug tunga ka tuig nga panukiduki ug eksperimento, niadtong Nobyembre 17, 1947, si Brattain nakahimog usa ka kalamposan. Iyang nadiskobrehan nga kon magbutang siya ug ion-filled liquid, sama sa tubig, tali sa wafer ug semiconductor, ang electric field gikan sa wafer moduso sa mga ion paingon sa semiconductor, diin ilang i-neutralize ang mga charges nga natanggong sa surface states. Karon makontrol na niya ang elektrikal nga kinaiya sa usa ka piraso sa silicon pinaagi sa pag-ilis sa charge sa wafer. Kini nga kalampusan naghatag Bardeen usa ka ideya alang sa usa ka bag-ong pamaagi sa paghimo sa usa ka amplifier: palibutan ang contact point sa rectifier nga adunay electrolyte nga tubig, ug dayon gamita ang usa ka ikaduha nga wire sa tubig aron makontrol ang mga kondisyon sa nawong, ug sa ingon makontrol ang lebel sa conductivity sa panguna. kontak. Busa si Bardeen ug Brattain nakaabot sa finish line.
Ang ideya ni Bardeen nagtrabaho, apan ang pagpadako huyang ug naglihok sa ubos kaayo nga mga frequency nga dili maabot sa dalunggan sa tawo - busa kini walay kapuslanan isip usa ka amplifier sa telepono o radyo. Gisugyot ni Bardeen ang pagbalhin ngadto sa reverse-voltage-resistant germanium nga gihimo sa Purdue, nga nagtuo nga mas gamay nga mga singil ang makolekta sa ibabaw niini. Sa kalit nakadawat sila usa ka kusog nga pagtaas, apan sa atbang nga direksyon gikan sa gipaabut. Nadiskobrehan nila ang minority carrier effect - imbes sa gipaabot nga mga electron, ang kasamtangan nga nagdagayday pinaagi sa germanium gipadako sa mga lungag nga gikan sa electrolyte. Ang kasamtangan sa wire sa electrolyte nagmugna og p-type nga layer (usa ka rehiyon sa sobra nga positibo nga mga singil) sa ibabaw sa n-type nga germanium.
Ang misunod nga mga eksperimento nagpakita nga wala'y gikinahanglan nga electrolyte: pinaagi lamang sa pagbutang sa duha ka mga contact point nga duol sa ibabaw sa germanium, posible nga modulate ang kasamtangan gikan sa usa niini ngadto sa kasamtangan sa pikas. Aron mapaduol sila kutob sa mahimo, giputos ni Brattain ang usa ka piraso nga bulawan nga foil libot sa usa ka triangular nga piraso sa plastik ug dayon giputol pag-ayo ang foil sa katapusan. Dayon, gamit ang usa ka tubod, iyang gipugos ang triyanggulo batok sa germanium, ingon nga resulta diin ang duha ka sulab sa giputol mihikap sa nawong niini sa gilay-on nga 0,05 mm. Gihatagan niini ang prototype sa transistor sa Bell Labs sa lahi nga hitsura niini:
Brattain ug Bardeen transistor prototype
Sama sa aparato ni Mathare ug Welker, kini, sa prinsipyo, usa ka klasiko nga "balbas sa iring", nga adunay duha ka punto nga kontak imbes nga usa. Kaniadtong Disyembre 16, nagpatungha kini usa ka hinungdanon nga pagtaas sa gahum ug boltahe, ug usa ka frequency nga 1000 Hz sa madungog nga range. Usa ka semana ang milabay, human sa ginagmay nga mga pag-ayo, si Bardeen ug Brattain mitaas sa boltahe sa 100 ka beses ug gahum sa 40 ka beses, ug gipakita sa mga direktor ni Bell nga ang ilang device makahimo og madungog nga sinultihan. Si John Pierce, laing miyembro sa solid-state development team, nagmugna sa termino nga "transistor" human sa ngalan sa Bell's copper oxide rectifier, ang varistor.
Sa misunod nga unom ka bulan, gitago sa laboratoryo ang bag-ong binuhat nga sekreto. Gusto sa pagdumala nga masiguro nga sila adunay pagsugod sa pag-komersyal sa transistor sa wala pa ang bisan kinsa nga makakuha niini. Usa ka press conference ang gieskedyul sa Hunyo 30, 1948, sa tukma nga panahon aron mabungkag ang mga damgo ni Welker ug Mathare sa pagka-imortal. Sa kasamtangan, ang grupo sa panukiduki sa semiconductor hilom nga nahugno. Pagkahuman sa pagkadungog bahin sa mga nahimo ni Bardeen ug Brattain, ang ilang boss, si Bill Shockley, nagsugod sa pagtrabaho aron makuha ang tanan nga pasidungog alang sa iyang kaugalingon. Ug bisan pa nga siya nagdula lamang sa usa ka obserbasyon nga papel, si Shockley nakadawat parehas, kung dili labaw pa, publisidad sa publiko nga presentasyon - ingon sa nakita sa gipagawas nga litrato niya sa gibag-on sa aksyon, tupad mismo sa usa ka lab bench:
1948 nga litrato sa publisidad - Bardeen, Shockley ug Brattain
Bisan pa, ang parehas nga kabantog dili igo alang sa Shockley. Ug sa wala pa nahibal-an ni bisan kinsa sa gawas sa Bell Labs ang bahin sa transistor, nagkapuliki siya sa pag-imbento pag-usab alang sa iyang kaugalingon. Ug kini mao lamang ang una sa daghang ingon nga mga reinventions.
Unsa pa ang basahon
- Robert Buderi, Ang Imbensyon nga Nagbag-o sa Kalibutan (1996)
- Michael Riordan, "Giunsa sa Europe Nawala ang Transistor," IEEE Spectrum (Nob. 1, 2005)
- Michael Riordan ug Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "Ang 'French' Transistor," (1994)
Source: www.habr.com