Altri articuli in a serie:
- Storia di u relay
- Storia di l'urdinatori elettronichi
- Storia di u transistor
- Storia di Internet
U crucible di a guerra hà stallatu u stadiu per l'avventu di u transistor. Da u 1939 à u 1945, a cunniscenza tecnica in u campu di i semiconduttori hà sviluppatu enormamente. È ci era un mutivu simplice per questu: radar. A tecnulugia più impurtante di a guerra, esempii di quali includenu: rilevazione di incursioni aeree, ricerca di sottumarini, dirigendu incursioni aeree di notte à obiettivi, dirigendu sistemi di difesa aerea è cannoni navali. L'ingegneri anu ancu amparatu à infilà i radar minusculi in cunchiglia d'artiglieria in modu chì splodanu mentre volanu vicinu à u mira - . Tuttavia, a fonte di sta putente nova tecnulugia militare era in un campu più pacificu: u studiu di l'atmosfera suprana per scopi scientifichi.
Radar
In u 1901, a Marconi Wireless Telegraph Company hà trasmessu cun successu un missaghju wireless à traversu l'Atlanticu, da Cornwall à Terranova. Stu fattu hà purtatu a scienza muderna in cunfusione. Se trasmissioni di radiu viaghjanu in una linea dritta (cum'è si deve), tali trasmissioni ùn deve esse impussibile. Ùn ci hè micca una linea di vista diretta trà l'Inghilterra è u Canada chì ùn attraversà a Terra, cusì u missaghju di Marconi avia da vulà in u spaziu. L'ingegneru americanu Arthur Kennealy è u fisicu britannicu Oliver Heaviside anu prupostu simultaneamente è indipindentamente chì a spiegazione di stu fenomenu deve esse assuciata à una strata di gas ionizatu situata in l'atmosfera superiore, capace di riflette l'onde radiu in a Terra (Marconi stessu crede chì l'onde radiu). seguitate a curvatura di a superficia di a Terra, però, i fisici ùn l'anu micca sustegnu).
In l'anni 1920, i scientisti avianu sviluppatu un novu equipamentu chì permette di pruvà prima l'esistenza di l'ionosfera è dopu studià a so struttura. Anu utilizatu tubi à vacu per generà impulsi radio à onda corta, antenne direzionali per mandà in l'atmosfera è registrà l'echi, è per dimustrà i risultati. U più longu u ritardu di ritornu di l'ecu, u più luntanu deve esse l'ionosfera. Sta tecnulugia hè stata chjamata sonu atmosfericu, è furnisce l'infrastruttura tecnica basica per u sviluppu di u radar (u terminu "radar", da RAdio Detection And Ranging, ùn hè micca apparsu finu à l'anni 1940 in a Marina di i Stati Uniti).
Era solu questione di tempu prima chì e persone cù a cunniscenza, i risorse è a motivazione ghjustificate anu realizatu u potenziale per l'applicazioni terrestri di tali equipaghji (cusì a storia di u radar hè u cuntrariu di a storia di u telescopiu, chì era prima destinatu à l'usu terrestre) . È a probabilità di una tale intuizione aumentava cum'è a radiu si sparghjeva sempre più in u pianeta, è più persone anu nutatu interferenze chì venenu da navi, aerei è altri grandi oggetti vicini. A cunniscenza di i tecnulugii di sonu di l'atmosfera superiore si sparse durante a seconda (1932-1933), quandu i scientisti anu compilatu una mappa di l'ionosfera da diverse stazioni artiche. Pocu dopu, squadre in Gran Bretagna, USA, Germania, Italia, URSS è altri paesi sviluppanu i so sistemi di radar più simplici.
cù u so radar 1935
Allora a guerra hè accaduta, è l'impurtanza di i radars per i paesi - è e risorse per sviluppà - hà aumentatu dramaticamente. In i Stati Uniti, sti risorse riunite intornu à una nova urganizazione fundata in u 1940 à MIT, cunnisciuta cum'è (Hè statu chjamatu cusì specificamente per ingannà i spie stranieri è creanu l'impressione chì a radiuattività hè stata studiata in u laboratoriu - à quellu tempu pochi credenu in i bombi atomichi). U prughjettu Rad Lab, chì ùn hè micca diventatu cusì famosu cum'è u Prughjettu Manhattan, hà ancu recrutatu fisici ugualmente eccezziunali è talentu di tutti i Stati Uniti in i so ranchi. Cinque di i primi impiegati di u laboratoriu (cumpresu и ) hà ricevutu in seguitu i Premii Nobel. À a fine di a guerra, circa 500 medichi di scienza, scientisti è ingegneri anu travagliatu in u laboratoriu, è un totale di 4000 persone anu travagliatu. A mità di milione di dollari - paragunabili à tuttu u bilanciu ENIAC - hè stata spesa solu in a Serie di Laboratori di Radiazione, un record di vintisette volumi di tutte e cunniscenze acquistate da u laboratoriu durante a guerra (ancu chì a spesa di u guvernu di i Stati Uniti per a tecnulugia di radar ùn era micca limitata). à u budgetu di Rad Lab; durante a guerra u guvernu hà acquistatu trè miliardi di dollari di radar).
MIT Building 20, induve u Rad Lab era situatu
Unu di i principali spazii di ricerca di u Rad Lab era u radar d'alta frequenza. I primi radar usavanu lunghezze d'onda misurate in metri. Ma i fasci di freccia più alta cù lunghezze d'onda misurate in centimetri - microonde - permettenu antenne più compatte è eranu menu spargugliati nantu à lunghe distanze, prumettendu più vantaghji in gamma è precisione. I radar à microonde puderanu mette in u nasu di un aviò è detectà oggetti di a dimensione di u periscopiu di un sottumarinu.
U primu à risolve stu prublema era una squadra di fisici britannichi da l'Università di Birmingham. In u 1940 anu sviluppatu "", chì hà travagliatu cum'è un "fischiu" elettromagneticu, trasfurmendu un impulsu casuale di l'electricità in un fasciu putente è precisamente sintonizatu di microonde. Stu trasmettitore di microondas era mille volte più putente cà u so cuncurrente più vicinu; hà alluntanatu a strada per trasmettitori radar pratichi d'alta frequenza. Tuttavia, avia bisognu di un cumpagnu, un receptore capace di detectà frequenze alte. È à questu puntu turnemu à a storia di i semiconduttori.
Sezione trasversale di Magnetron
A seconda venuta di u baffi di u ghjattu
Risultava chì i tubi di vacuum ùn eranu micca adattati per riceve signali di radar à micru. U distaccu trà u cathode caldu è l'anodu friddu crea una capacità, facendu chì u circuitu ricusà di operà à frequenze alte. A megliu tecnulugia dispunibule per i radar d'alta frequenza era l'antica ""- un picculu pezzu di filu pressatu contr'à un cristallu semiconductor. Parechje persone anu scupertu questu indipindente, ma u più vicinu à a nostra storia hè ciò chì hè accadutu in New Jersey.
In u 1938, Bell Labs hà cuntrattu cù l'Armata per sviluppà un radar di cuntrollu di u focu in a gamma di 40 cm - assai più brevi, è dunque più altu in frequenza, cà i radar esistenti in l'era di magnetron pre-resonant. U travagliu principale di ricerca hè andatu à una divisione di laboratori in Holmdel, à u sudu di Staten Island. Ùn pigghiò micca assai per i circadori per capisce ciò chì avianu bisognu per un receptore d'alta frequenza, è prestu l'ingegnere George Southworth stava scuntendu i magazzini di radiu in Manhattan per vechji rilevatori di baffi di gatti. Cum'è s'aspittava, hà travagliatu assai megliu cà u detector di lampada, ma era inestabile. Allora Southworth hà cercatu un electrochemist chjamatu Russell Ohl è li dumandò di pruvà à migliurà l'uniformità di a risposta di un detector di cristalli unicu puntu.
Ol era una persona piuttostu peculiar, chì hà cunsideratu u sviluppu di a tecnulugia per esse u so destinu, è hà parlatu di insights periodic cù visioni di u futuru. Per esempiu, hà dichjaratu chì in u 1939 hà sappiutu di a futura invenzione di un amplificatore di siliciu, ma chì u destinu era destinatu à una altra persona per inventà. Dopu avè studiatu decine d'opzioni, hà stabilitu u silicuu cum'è a megliu sustanza per i receptori Southworth. U prublema era a capacità di cuntrullà u cuntenutu di u materiale per cuntrullà e so proprietà elettriche. À quellu tempu, i lingotti di siliciu industriali eranu diffusi, sò stati utilizati in l'acciaieri, ma in una tale pruduzzione nimu ùn era disturbatu, per dì, u cuntenutu di 1% fosforu in siliciu. Arruvinendu l'aiutu di un coppiu di metallurgisti, Ol si mette à ottene spazii assai più puliti di ciò chì era statu pussibule.
Mentre travagliavanu, anu scupertu chì alcuni di i so cristalli rectificavanu u currente in una direzzione, mentri àutri rectificavanu u currente in l'altru. Li chjamanu "n-type" è "p-type". Ulteriori analisi hà dimustratu chì diversi tipi di impurità eranu rispunsevuli di sti tipi. U siliciu hè in a quarta colonna di a tavola periodica, chì significa chì hà quattru elettroni in a so cunchiglia esterna. In un biancu di siliciu puru, ognunu di sti elettroni si cummineghja cù un vicinu. L'impurità da a terza colonna, dì boru, chì hà un electron menu, creanu un "bucu", spaziu supplementu per u muvimentu attuale in u cristallu. U risultatu era un semiconductor p-type (cù un eccessu di carichi pusitivi). Elementi da a quinta colonna, cum'è u fosforu, furnì elettroni liberi supplementari per purtassi corrente, è un semiconductor n-tipu hè statu ottenutu.
Struttura cristallina di siliciu
Tuttu sta ricerca era assai interessante, ma in u 1940 Southworth è Ohl ùn eranu più vicinu à creà un prototipu di travagliu di un radar d'alta freccia. À u listessu tempu, u guvernu britannicu esigeva risultati pratichi immediati per via di a minaccia imminente da a Luftwaffe, chì avia digià creatu detectori di microonde pronti per a produzzione chì travaglianu in tandem cù trasmettitori magnetroni.
Tuttavia, u bilanciu di l'avanzati tecnulugichi s'inclinarà prestu versu u latu uccidintali di l'Atlanticu. Churchill hà decisu di revelà tutti i sicreti tecnichi di a Gran Bretagna à l'Americani prima ch'ellu entre in a guerra (perchè ellu hà presumitu chì questu succede in ogni modu). Cridia chì vale a pena u risicu di fuga di l'infurmazioni, da tandu tutte e capacità industriali di i Stati Uniti seranu ghjittate in a risoluzione di prublemi cum'è l'armi atomichi è i radar. Missione di Scienza è Tecnulugia Britannica (più cunnisciuta cum'è ) ghjuntu in Washington in settembre di u 1940 è purtò in i so bagaglii un rigalu in forma di miraculi tecnologichi.
A scuperta di l'incredibile putenza di u magnetron resonant è l'efficacità di i detettori di cristalli britannichi in riceve u so signalu rivitalizzanu a ricerca americana in i semiconduttori cum'è a basa di radar d'alta freccia. Ci era assai travagliu da fà, in particulare in a scienza di i materiali. Per risponde à a dumanda, i cristalli semiconduttori "aviu da esse pruduciutu in milioni, assai più di ciò chì era pussibule prima. Era necessariu di migliurà a rettificazione, riduce a sensibilità di scossa è u burn-in, è minimizzà a variazione trà i diversi lotti di cristalli ".
Rectificatore di cuntattu di u puntu di silicone
U Rad Lab hà apertu novi dipartimenti di ricerca per studià e proprietà di i cristalli semiconductori è cumu si ponu esse mudificate per maximizà e preziose proprietà di u receptore. I materiali più promettenti eranu silicium è germanium, cusì u Rad Lab hà decisu di ghjucà in modu sicuru è hà lanciatu prugrammi paralleli per studià i dui: silicium à l'Università di Pennsylvania è germanium in Purdue. I giganti di l'industria cum'è Bell, Westinghouse, Du Pont, è Sylvania cuminciaru i so propiu prugrammi di ricerca di semiconduttori è cuminciaru à sviluppà novi impianti di fabricazione per i detettori di cristalli.
Per mezu di sforzi cumuni, a purezza di i cristalli di siliciu è germaniu hè stata elevata da u 99% à u principiu à u 99,999% - vale à dì à una particella impurità per 100 000 atomi. In u prucessu, un quadru di scentifichi è ingegneri cunniscenu strettamente cù e proprietà astratti di germanium è siliciu è tecnulugii applicati per cuntrullà elli: fusione, cristalli crescente, aghjunghjendu l'impurità necessarie (cum'è u boru, chì aumenta a conduttività).
È dopu a guerra hè finita. A dumanda di radar sparì, ma a cunniscenza è e cumpetenze acquistate durante a guerra fermanu, è u sognu di un amplificatore solidu ùn hè micca scurdatu. Avà a corsa era di creà un tali amplificatore. È almenu trè squadre eranu in una bona pusizioni per vince stu premiu.
West Lafayette
U primu era un gruppu di l'Università Purdue guidatu da un fisicu natu in Austria chjamatu Carl Lark-Horowitz. Solamente hà purtatu u dipartimentu di fisica di l'università fora di l'oscurità attraversu u so talentu è a so influenza è hà influinzatu a decisione di u Rad Lab d'affidà u so laboratoriu cù a ricerca di germaniu.
Carl Lark-Horowitz in u 1947, centru, tenendu una pipa
À l'iniziu di l'anni 1940, u silicuu era cunsideratu u megliu materiale per i rettificatori di radar, ma u materiale ghjustu sottu à a tavola periodica pareva ancu degne di più studiu. Germanium hà avutu un vantaghju praticu per via di u so puntu di fusione più bassu, chì facia più faciule di travaglià: circa 940 gradi, paragunatu à 1400 gradi per u silicium (quasi u listessu cum'è l'acciaio). A causa di l'elevatu puntu di fusione, era estremamente difficiuli di fà un blank chì ùn scorrissi micca in u siliciu fondu, contaminandulu.
Dunque, Lark-Horowitz è i so culleghi anu passatu a guerra sana à studià e proprietà chimiche, elettriche è fisiche di germanium. L'ostaculu più impurtante era a "voltage inversa": i rettificatori di germanium, à voltage assai bassu, cessanu di rettificà u currente è permettenu di flussu in a direzzione opposta. L'impulsu di corrente inversa hà brusgiatu i cumpunenti rimanenti di u radar. Unu di i studienti graduate di Lark-Horowitz, Seymour Benzer, hà studiatu stu prublema per più di un annu, è infine hà sviluppatu un additivu basatu in stagnu chì fermava l'impulsi inversi à tensioni finu à centinaie di volti. Pocu dopu, Western Electric, a divisione di fabricazione di Bell Labs, hà cuminciatu à emette rettificatori Benzer per l'usu militare.
U studiu di germanium in Purdue cuntinuò dopu à a guerra. In u ghjugnu di u 1947, Benzer, digià un prufessore, hà infurmatu una anomalia inusual: in certi esperimenti, l'oscillazioni d'alta freccia apparsu in i cristalli di germanium. È u so cumpagnu Ralph Bray hà cuntinuatu à studià a "resistenza volumetrica" nantu à un prughjettu iniziatu durante a guerra. A resistenza di u voluminu hà descrittu cumu l'electricità scorri in u cristallu di germaniu à u puntu di cuntattu di u rettificatore. Bray hà truvatu chì i pulsati di alta tensione riducevanu significativamente a resistenza di germanium n-tipu à questi currenti. Senza sapè, hà assistitu à u cusì chjamatu. trasportatori di carica "minoritarie". In i semiconduttori di n-tipu, l'excedente di carica negativa serve cum'è u trasportatore di carica di a maiuranza, ma i "buchi" pusitivi ponu ancu purtassi corrente, è in questu casu, i pulsati d'alta tensione creanu buchi in a struttura di germaniu, facennu chì i trasportatori di carica minoritarie appariscenu. .
Bray è Benzer s'avvicinavanu tentativamente vicinu à l'amplificatore di germaniu senza avè capitu. Benzer hà pigliatu à Walter Brattain, un scientist di Bell Labs, in una cunferenza in ghjennaghju di u 1948 per discutiri cun ellu u trascinamentu volumetricu. Suggerì chì Brattain mette un altru puntu di cuntattu vicinu à u primu chì puderia cunduce u currente, è poi puderanu capisce ciò chì succede sottu à a superficia. Brattain accettò tranquillamente sta pruposta è partì. Comu avemu vistu, sapia troppu bè ciò chì un tali esperimentu puderia revelà.
Oney-sous-Bois
U gruppu Purdue hà avutu a tecnulugia è a basa teorica per fà u saltu versu u transistor. Mais ils n'auraient pu s'y retrouver que par accident. Eranu interessatu in e proprietà fisiche di u materiale, è micca in a ricerca di un novu tipu di dispusitivu. Una situazione assai sfarente prevale in Aunes-sous-Bois (Francia), induve dui ex circadori di radar da Germania, Heinrich Welker è Herbert Mathare, guidanu una squadra chì u scopu era di creà dispusitivi semiconductor industriali.
Welker hà studiatu prima è poi insignatu a fisica à l'Università di Monaco, guidata da u famosu teorista Arnold Sommerfeld. Dapoi u 1940, abbandunò una strada puramente teorica è cuminciò à travaglià in un radar per a Luftwaffe. Mathare (d'origine belga) hà crisciutu in Aquisgrana, induve hà studiatu fisica. Si unì à u dipartimentu di ricerca di u giant radiu tedesco Telefunken in u 1939. Duranti a guerra, trasfirìu u so travagliu da Berlinu est à l'abbazia in Silesia per evità l'incursioni aeree Alliate, è poi torna à punente per evità l'avanzata di l'Armata Rossa, eventualmente cascà in e mani di l'armata americana.
Cum'è i so rivali in a Coalition Anti-Hitler, i tedeschi sapianu à l'iniziu di l'anni 1940 chì i detettori di cristalli eranu receptori ideali per u radar, è chì u siliciu è u germaniu eranu i materiali più promettenti per a so creazione. Mathare è Welker pruvò durante a guerra per migliurà l'usu efficiente di sti materiali in i rettificatori. Dopu à a guerra, tutti dui sò stati sottumessi à l'interrogatori periodichi in quantu à u so travagliu militare, è anu ricevutu eventualmente una invitazione da un ufficiale di intelligenza francese à Parigi in u 1946.
Compagnie des Freins & Signaux ("cumpagnia di freni è signali"), una divisione francese di Westinghouse, hà ricevutu un cuntrattu da l'autorità telefonica francese per creà rettificatori à stati solidi è cercò scientisti tedeschi per aiutà. Una tale allianza di i nemici recenti pò pare strana, ma questu arrangiamentu hè statu abbastanza favurevule per i dui lati. I francesi, scunfitti in u 1940, ùn avianu micca a capacità di acquistà cunniscenze in u campu di i semiconduttori, è avianu bisognu di e cumpetenze di i tedeschi. I tedeschi ùn puderanu micca fà u sviluppu in ogni campu di l'alta tecnulugia in un paese occupatu è strappatu da a guerra, perch'elli anu saltatu l'uppurtunità di cuntinuà à travaglià.
Welker è Mathare anu stallatu a sede in una casa di dui piani in u suburbiu pariginu di Aunes-sous-Bois, è cù l'aiutu di una squadra di tecnichi, anu lanciatu cù successu i rettificatori di germaniu à a fine di u 1947. Dopu si vultò à più seriu. premii: Welker hà tornatu à u so interessu in i superconductors, è Mathare à l'amplificatori.
Herbert Mathare in u 1950
Duranti a guerra, Mathare hà sperimentatu cù rettificatori di cuntattu à dui punti - "duodeodes" - in un tentativu di riduce u rumore di u circuitu. Ripigliò i so esperimenti è hà scupertu prestu chì un secunnu ghjattu di gattu, situatu à 1/100 milionesimu di metru da u primu, puderia qualchì volta modulà u currente chì scorri à traversu u primu whisker. Hà criatu un amplificatore à u statu solidu, ancu s'ellu hè abbastanza inutile. Per ottene un rendimentu più affidabile, si vultò à Welker, chì avia acquistatu una larga sperienza di travaglià cù cristalli di germaniu durante a guerra. A squadra di Welker hà crisciutu campioni più grande è puri di cristalli di germaniu, è cum'è a qualità di u materiale hà migliuratu, l'amplificatori di cuntattu Mathare sò diventati affidabili da ghjugnu 1948.
X-ray image di un "transistron" basatu nantu à u circuit Mathare, chì hà dui punti di cuntattu cù germanium
Mathare hà ancu avutu un mudellu teoricu di ciò chì passava: hà cridutu chì u sicondu cuntattu facia buchi in u germaniu, accelerà u passaghju di u currente à traversu u primu cuntattu, furnisce i trasportatori di carica minoritarie. Welker ùn era micca d'accordu cun ellu, è hà cridutu chì ciò chì succede dipende di qualchì tipu d'effettu di campu. In ogni casu, prima ch'elli puderanu travaglià u dispusitivu o a teoria, anu amparatu chì un gruppu di americani avia sviluppatu esattamente u stessu cuncettu - un amplificatore di germaniu cù dui punti di cuntatti - sei mesi prima.
Murray Hill
À a fine di a guerra, Mervyn Kelly hà riformatu u gruppu di ricerca di semiconduttori di Bell Labs guidatu da Bill Shockley. U prughjettu hà crisciutu, hà ricevutu più finanziamenti, è si trasferì da u so laboratoriu originale in Manhattan à un campus in espansione in Murray Hill, New Jersey.
Campus Murray Hill, ca. 1960
Per ricunnosce cù semiconduttori avanzati (dopu à u so tempu in a ricerca operativa durante a guerra), Shockley visitò u laboratoriu Holmdel di Russell Ohl in a primavera di u 1945. Ohl hà passatu l'anni di guerra à travaglià nantu à u siliciu è ùn hà persu tempu. Hà dimustratu à Shockley un amplificatore crudu di a so propria custruzzione, chì hà chjamatu "desister". Pigliò un rettificatore di cuntattu puntuale di silicone è hà mandatu corrente da a bateria attraversu. Apparentemente, u calore da a bateria hà riduciutu a resistenza à traversu u puntu di cuntattu, è hà trasfurmatu u rettificatore in un amplificatore capace di trasmette i signali radio in entrata à un circuitu abbastanza putente per alimentà un parlante.
L'effettu era crudu è pocu affidabile, micca adattatu per a cummercializazione. Tuttavia, era abbastanza per cunfirmà l'opinione di Shockley chì era pussibule di creà un amplificatore semiconductor, è chì questu deve esse fattu una priorità per a ricerca in u campu di l'elettronica solidu. Hè ancu sta riunione cù a squadra di Ola chì hà cunvintu Shockley chì u siliciu è u germaniu deve esse studiatu prima. Anu mostratu proprietà elettriche attraenti, è i metallurgisti di Ohl Jack Skaff è Henry Theurer avianu ottenutu un successu maravigghiusu in a crescita, a purificazione è a doping di sti cristalli durante a guerra, superendu tutte e tecnulugia dispunibili per altri materiali semiconduttori. U gruppu di Shockley ùn avia micca persu più tempu nantu à l'amplificatori d'ossidu di cobre prima di a guerra.
Cù l'aiutu di Kelly, Shockley hà cuminciatu à cullà una nova squadra. I ghjucatori chjave includenu Walter Brattain, chì hà aiutatu à Shockley cù u so primu tentativu di un amplificatore à u statu solidu (in u 1940), è John Bardeen, un ghjovanu fisicu è novu impiegatu di Bell Labs. Bardeen hà prubabilmente avutu a cunniscenza più larga di a fisica di u statu solidu di qualsiasi membru di a squadra - a so dissertazione hà descrittu i livelli d'energia di l'elettroni in a struttura di u sodium metal. Era ancu un altru prutettu di John Hasbrouck Van Vleck, cum'è Atanasov è Brattain.
È cum'è Atanasov, i dissertazioni di Bardeen è Shockley necessitavanu calculi estremamente cumplessi. Anu avutu aduprà a teoria quantistica di i semiconduttori, definita da Alan Wilson, per calculà a struttura energetica di i materiali utilizendu a calculatrice di desktop di Monroe. Aiutendu à creà u transistor, in fattu, cuntribuiscenu à salvà i futuri studienti graduate da un tali travagliu.
U primu approcciu di Shockley à un amplificatore di u statu solidu si basava in ciò chì dopu fù chjamatu "". Hà suspesu una piastra metallica nantu à un semiconductor n-type (cù un eccessu di carichi negativi). Applicà una carica pusitiva à a piastra tirava l'elettroni eccessivu nantu à a superficia di u cristallu, creendu un fiume di carichi negativi attraversu quale u currente elettricu puderia facilmente scorri. U signale amplificatu (rappresentatu da u livellu di carica nantu à u wafer) in questu modu puderia modulà u circuitu principale (passendu longu a superficia di u semiconductor). L'efficienza di stu schema hè stata suggerita da a so cunniscenza teorica di a fisica. Ma, malgradu assai esperimenti è esperimenti, u schema ùn hà mai travagliatu.
In u marzu di u 1946, Bardeen avia criatu una tiuria ben sviluppata chì spiegà a ragiuni di questu: a superficia di un semiconductor à u livellu quantum si cumporta di manera diversa da u so internu. I carichi negativi attirati à a superficia diventanu intrappulati in "stati di superficia" è impediscenu u campu elettricu di penetrà a piastra in u materiale. U restu di a squadra hà trovu sta analisi convincente, è hà lanciatu un novu prugramma di ricerca in trè percorsi:
- Pruvate l'esistenza di stati di superficia.
- Studià e so proprietà.
- Scuprite cumu per scunfighjalli è fà u travagliu .
Dopu un annu è mezu di ricerca è sperimentazione, u 17 di nuvembre di u 1947, Brattain hà fattu una scuperta. Hà scupertu chì, s'ellu si mette un liquidu pienu di ioni, cum'è l'acqua, trà una wafer è un semiconductor, un campu elettricu da l'oblea spinghje l'ioni versu u semiconductor, induve neutralizà e carichi intrappulati in stati di superficia. Avà puderia cuntrullà u cumpurtamentu elettricu di un pezzu di siliciu cambiendu a carica nantu à l'ostia. Stu successu hà datu à Bardeen una idea per un novu accostu à creà un amplificatore: circundà u puntu di cuntattu di u rettificatore cù l'acqua elettrolitica, è dopu aduprate un secondu filu in l'acqua per cuntrullà e cundizioni di a superficia, è cusì cuntrullà u livellu di conducibilità di u principale. cuntattu. Cusì Bardeen è Brattain ghjunghjenu à a linea di finitura.
L'idea di Bardeen hà travagliatu, ma l'amplificazione era debbule è operava à frequenze assai bassu inaccessibili à l'arechja umana - cusì era inutile cum'è un amplificatore di telefunu o di radiu. Bardeen hà suggeritu di passà à u germaniu resistente à a tensione inversa pruduciutu à Purdue, credendu chì menu carichi si culleranu nantu à a so superficia. Di colpu anu ricivutu un aumentu putente, ma in a direzzione opposta da ciò chì era aspittatu. Anu scupertu l'effettu di u traspurtadore minoritariu - invece di l'elettroni previsti, u currente chì passava per u germaniu era amplificatu da i buchi chì venenu da l'elettrolitu. U currente nantu à u filu in l'elettrolitu hà criatu una capa di p-tipu (una regione di carichi pusitivi eccessivi) nantu à a superficia di u germanium n-type.
I esperimenti successivi anu dimustratu chì ùn ci era micca bisognu di l'elettroliti: simpricimenti pusendu dui punti di cuntattu vicinu à a superficia di germaniu, era pussibule di modulà u currente da unu di elli à u currente nantu à l'altru. Per avvicinà u più vicinu pussibule, Brattain hà impannillatu un pezzu di foglia d'oru intornu à un pezzu triangulare di plastica è poi tagliate cù cura a foglia à a fine. Allora, utilizendu una primavera, hà pressu u triangulu contru à u germaniu, per via di quale i dui bordi di u cut toccu a so superficia à una distanza di 0,05 mm. Questu hà datu u prototipu di transistor di Bell Labs u so aspettu distintivu:
Prototipu di transistor Brattain è Bardeen
Cum'è l'apparechju di Mathare è Welker, era, in principiu, un classicu "baffi di gattu", solu cù dui punti di cuntattu invece di unu. U 16 di dicembre, hà pruduttu un incrementu significativu di a putenza è a tensione, è una freccia di 1000 Hz in a gamma audible. Una settimana dopu, dopu à migliure minori, Bardeen è Brattain anu aumentatu a tensione di 100 volte è a putenza di 40 volte, è dimustratu à i direttori di Bell chì u so dispusitivu puderia pruduce un discorsu audible. John Pierce, un altru membru di a squadra di sviluppu solidu, hà cuntatu u terminu "transistor" dopu u nome di u rettificatore d'ossidu di cobre di Bell, u varistore.
Per i prossimi sei mesi, u laboratoriu mantene a nova creazione un sicretu. A gestione vulia assicurà ch'elli avianu un capu in a cummercializazione di u transistor prima chì qualcunu hà avutu a so manu. Una cunferenza di stampa hè stata programata per u 30 di ghjugnu di u 1948, ghjustu à tempu per sfraccià i sogni di immortalità di Welker è Mathare. Intantu, u gruppu di ricerca di i semiconduttori hà colapsatu in silenziu. Dopu avè intesu parlà di e rializazioni di Bardeen è Brattain, u so capu, Bill Shockley, hà cuminciatu à travaglià per piglià tuttu u meritu per ellu stessu. E ancu s'ellu hà ghjucatu solu un rolu d'osservazione, Shockley hà ricevutu uguali, se micca più, publicità in a presentazione publica - cum'è vistu in questa foto liberata di ellu in u grossu di l'azzione, ghjustu accantu à un bancu di laboratoriu:
Foto di publicità di u 1948 - Bardeen, Shockley è Brattain
Tuttavia, uguali fama ùn era micca abbastanza per Shockley. È prima chì qualchissia fora di Bell Labs sapia di u transistor, era occupatu à reinventà per ellu stessu. È questu era solu u primu di parechje reinvenzioni.
Chì altru à leghje
- Robert Buderi, L'invenzione chì hà cambiatu u mondu (1996)
- Michael Riordan, "How Europe Missed the Transistor", IEEE Spectrum (1 di nuvembre 2005)
- Michael Riordan è Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "U transistor "francese"," (1994)
Source: www.habr.com