Aliaj artikoloj en la serio:
- Historio de la stafetado
- Historio de elektronikaj komputiloj
- Historio de la transistoro
- Interreta historio
La fandujo de milito metis la scenejon por la apero de la transistoro. De 1939 ĝis 1945, teknika scio en la kampo de duonkonduktaĵoj ege disetendiĝis. Kaj estis unu simpla kialo por tio: radaro. La plej grava teknologio de milito, ekzemploj de kiuj inkluzivas: detekti aviadilajn atakojn, serĉi submarŝipojn, direkti noktajn aviadilajn atakojn al celoj, celante aerdefendajn sistemojn kaj marameajn kanonojn. Inĝenieroj eĉ lernis kiel ŝukornon enigi etajn radarojn en artileriajn obusojn por ke ili eksplodu dum ili flugas proksime de la celo - . Tamen, la fonto de tiu potenca nova milita teknologio estis en pli paca kampo: la studo de la supra atmosfero por sciencaj celoj.
Radaro
En 1901, la Marconi Wireless Telegraph Company sukcese elsendis sendratan mesaĝon trans Atlantikon, de Cornwall ĝis Novlando. Ĉi tiu fakto kondukis modernan sciencon en konfuzon. Se radielsendoj vojaĝas en rekta linio (kiel ili devus), tia dissendo devus esti malebla. Ne ekzistas rekta vidlinio inter Anglio kaj Kanado, kiu ne transiras la Teron, do la mesaĝo de Marconi devis flugi en la kosmon. Amerika inĝeniero Arthur Kennealy kaj brita fizikisto Oliver Heaviside samtempe kaj sendepende proponis, ke la klarigo por tiu ĉi fenomeno devas esti asociita kun tavolo de jonigita gaso situanta en la supra atmosfero, kapabla reflekti radioondojn reen al la Tero (Marconi mem kredis ke radiondoj sekvu la kurbiĝon de la tera surfaco, tamen fizikistoj ne subtenis ĝin).
En la 1920-aj jaroj, sciencistoj evoluigis novajn ekipaĵojn, kiuj ebligis unue pruvi la ekziston de la jonosfero kaj poste studi ĝian strukturon. Ili uzis vakutubojn por generi kurtondajn radiopulsojn, direktajn antenojn por sendi ilin supren en la atmosferon kaj registri la eĥojn, kaj por montri la rezultojn. Ju pli longa la eĥo-revenprokrasto, des pli for la jonosfero devas esti. Ĉi tiu teknologio estis nomita atmosfera sonado, kaj ĝi disponigis la bazan teknikan infrastrukturon por la evoluo de radaro (la esprimo "radaro", de RAdio Detection And Ranging, ne aperis ĝis la 1940-aj jaroj en la Usona Mararmeo).
Estis nur demando de tempo antaŭ ol homoj kun la ĝusta scio, rimedoj kaj instigo realigis la potencialon por teraj aplikoj de tia ekipaĵo (tiel la historio de radaro estas la malo de la historio de la teleskopo, kiu unue estis destinita por surtera uzo) . Kaj la verŝajneco de tia kompreno pliiĝis kiam radio disvastiĝis pli kaj pli tra la planedo, kaj pli da homoj rimarkis interferon venantan de proksimaj ŝipoj, aviadiloj kaj aliaj grandaj objektoj. Scio pri altatmosferaj sonaj teknologioj disvastiĝis dum la dua (1932-1933), kiam sciencistoj kompilis mapon de la jonosfero de malsamaj arktaj stacioj. Baldaŭ poste, teamoj en Britio, Usono, Germanio, Italio, Sovetunio kaj aliaj landoj evoluigis siajn plej simplajn radarsistemojn.
per sia radaro de 1935
Tiam la milito okazis, kaj la graveco de radaroj al landoj - kaj la rimedoj por disvolvi ilin - draste pliiĝis. En Usono, tiuj rimedoj kolektis ĉirkaŭ nova organizo fondita en 1940 ĉe MIT, konata kiel (ĝi estis nomita tiel specife por erarigi eksterlandajn spionojn kaj krei la impreson, ke radioaktiveco estas studata en la laboratorio - tiutempe malmultaj homoj kredis je atombomboj). La projekto Rad Lab, kiu ne fariĝis tiel fama kiel la Projekto Manhattan, tamen varbis same elstarajn kaj talentajn fizikistojn el la tuta Usono en siaj vicoj. Kvin el la unuaj dungitoj de la laboratorio (inkluzive и ) poste ricevis Nobel-premiojn. Antaŭ la fino de la milito, ĉirkaŭ 500 doktoroj pri scienco, sciencistoj kaj inĝenieroj laboris en la laboratorio, kaj entute laboris 4000 homoj. Duon miliono da dolaroj - komparebla al la tuta buĝeto de ENIAC - estis elspezita por la Radiado-Laboratorio-Serio sole, dudeksep-voluma rekordo de la tuta scio akirita de la laboratorio dum la milito (kvankam usona registara elspezo pri radarteknologio ne estis limigitaj). al la Rad Lab-buĝeto; dum la milito la registaro aĉetis tri miliardojn da dolaroj de radaroj).
MIT Konstruaĵo 20, kie la Rad Lab situis
Unu el la ĉefaj esplorkampoj de la Rad Lab estis altfrekvenca radaro. Fruaj radaroj uzis ondolongojn mezuritaj en metroj. Sed pli altfrekvencaj faskoj kun ondolongoj mezuritaj en centimetroj - mikroondoj - permesis pli kompaktajn antenojn kaj estis malpli disaj sur longdistancoj, promesante pli grandajn avantaĝojn en intervalo kaj precizeco. Mikroondaj radaroj povis konveni en la nazo de aviadilo kaj detekti objektojn la grandecon de la periskopo de submarŝipo.
La unua solvi ĉi tiun problemon estis teamo de britaj fizikistoj de la Universitato de Birmingham. En 1940 ili evoluigis"", kiu funkciis kiel elektromagneta "fajfilo", igante hazardan pulson de elektro en potencan kaj precize agorditan faskon de mikroondoj. Ĉi tiu mikroonda dissendilo estis miloble pli potenca ol sia plej proksima konkuranto; ĝi pavimis la vojon por praktikaj altfrekvencaj radarsendiloj. Tamen li bezonis kunulon, ricevilon kapablan detekti altfrekvencojn. Kaj ĉe ĉi tiu punkto ni revenas al la historio de duonkonduktaĵoj.
Magnetron-sekco
La dua alveno de la barbo de la kato
Montriĝis, ke vakutuboj tute ne taŭgas por ricevi mikroondajn radarajn signalojn. La interspaco inter la varma katodo kaj la malvarma anodo kreas kapacitancon, igante la cirkviton rifuzi funkciigi ĉe altfrekvencoj. La plej bona teknologio disponebla por altfrekvenca radaro estis la malmoderna ""- malgranda peco de drato premita kontraŭ duonkondukta kristalo. Pluraj homoj malkovris ĉi tion sendepende, sed la plej proksima al nia rakonto estas kio okazis en Nov-Ĵerzejo.
En 1938, Bell Labs kontraktiĝis kun la Mararmeo por evoluigi fajrokontrolan radaron en la 40 cm intervalo - multe pli mallonga, kaj tial pli alta en frekvenco, ol ekzistantaj radaroj en la antaŭ-resonanca magnetronepoko. La ĉefa esplorlaboro iris al dividado de laboratorioj en Holmdel, sude de Staten-Insulo. Ne daŭris longe por la esploristoj eltrovi kion ili bezonos por altfrekvenca ricevilo, kaj baldaŭ inĝeniero George Southworth traserĉis radiobutikojn en Manhatano por malnovaj kat-buŝharaj detektiloj. Kiel atendite, ĝi funkciis multe pli bone ol la lampa detektilo, sed ĝi estis malstabila. Do Southworth serĉis elektrokemiiston nomitan Russell Ohl kaj petis lin provi plibonigi la unuformecon de la respondo de unupunkta kristaldetektilo.
Ol estis sufiĉe stranga persono, kiu konsideris la evoluon de teknologio kiel sia destino, kaj parolis pri periodaj komprenoj kun vizioj de la estonteco. Ekzemple, li deklaris ke reen en 1939 li sciis pri la estonta invento de silicia amplifilo, sed tiu sorto estis destinita por alia persono por elpensi ĝin. Post studado de dekduoj da opcioj, li decidis por silicio kiel la plej bona substanco por Southworth-riceviloj. La problemo estis la kapablo kontroli la enhavon de la materialo por kontroli ĝiajn elektrajn trajtojn. En tiu tempo, industriaj siliciaj ingotoj estis disvastigitaj; ili estis uzitaj en ŝtalfabrikoj, sed en tia produktado neniu ĝenis, ekzemple, la enhavo de 1% fosforo en silicio. Rekrutante la helpon de paro da metalurgiistoj, Ol komencis akiri multe pli purajn malplenaĵojn ol antaŭe estis ebla.
Dum ili laboris, ili malkovris ke kelkaj el iliaj kristaloj ĝustigis la fluon en unu direkto, dum aliaj ĝustigis la fluon en la alia. Ili nomis ilin "n-tipo" kaj "p-speco". Plia analizo montris ke malsamaj specoj de malpuraĵoj kaŭzis ĉi tiujn tipojn. Silicio estas en la kvara kolumno de la perioda tabelo, kio signifas, ke ĝi havas kvar elektronojn en sia ekstera ŝelo. En blankaĵo de pura silicio, ĉiu el ĉi tiuj elektronoj kombinus kun najbaro. Malpuraĵoj de la tria kolumno, ekzemple boro, kiu havas unu malpli elektronon, kreis "truon", kroman spacon por nuna movado en la kristalo. La rezulto estis p-speca duonkonduktaĵo (kun troo de pozitivaj ŝargoj). Elementoj de la kvina kolumno, kiel ekzemple fosforo, disponigis kromajn liberajn elektronojn por porti kurenton, kaj n-tipa duonkonduktaĵo estis akirita.
Kristala strukturo de silicio
Ĉio ĉi tiu esplorado estis tre interesa, sed antaŭ 1940 Southworth kaj Ohl ne estis pli proksimaj al kreado de funkcia prototipo de altfrekvenca radaro. En la sama tempo, la brita registaro postulis tujajn praktikajn rezultojn pro la minacanta minaco de la Luftwaffe, kiu jam kreis pretajn al-produktadajn mikroonddetektilojn laborantajn en tandemo kun magnetrondissendiloj.
Tamen, la ekvilibro de teknologiaj progresoj baldaŭ renversiĝos al la okcidenta flanko de Atlantiko. Churchill decidis riveli ĉiujn la teknikaj sekretoj de Britio al la amerikanoj antaŭ ol li fakte eniris la militon (ĉar li supozis ke tio okazus ĉiuokaze). Li kredis, ke valoras la riskon de informfluo, ekde tiam ĉiuj industriaj kapabloj de Usono estus ĵetitaj en solvi problemojn kiel atomarmiloj kaj radaroj. Brita Scienca kaj Teknologia Misio (pli bone konata kiel ) alvenis en Vaŝingtono en septembro 1940 kaj alportis en ŝian pakaĵon donacon en la formo de teknologiaj mirakloj.
La eltrovo de la nekredebla potenco de la resonanca magnetrono kaj la efikeco de britaj kristaldetektiloj en ricevado de ĝia signalo revigligis amerikan esploradon en semikonduktaĵojn kiel la bazo de altfrekvenca radaro. Estis multe da laboro farenda, precipe en materiala scienco. Por renkonti postulon, duonkonduktaĵkristaloj "devis esti produktitaj en milionoj, multe pli ol antaŭe estis ebla. Necesis plibonigi ĝustigon, redukti ŝokan sentemon kaj forbruligo, kaj minimumigi variadon inter malsamaj aroj de kristaloj."
Silicon Point Contact Rectifier
La Rad Lab malfermis novajn esplorsekciojn por studi la trajtojn de duonkonduktaĵkristaloj kaj kiel ili povas esti modifitaj por maksimumigi valorajn ricevilpropraĵojn. La plej esperigaj materialoj estis silicio kaj germanio, do la Rad Lab decidis sekure kaj lanĉis paralelajn programojn por studi ambaŭ: silicio ĉe la Universitato de Pensilvanio kaj germanio ĉe Purdue. Industrigigantoj kiel ekzemple Bell, Westinghouse, Du Pont, kaj Sylvania komencis siajn proprajn semikonduktaĵajn esplorprogramojn kaj komencis evoluigi novajn produktadinstalaĵojn por kristaldetektiloj.
Per komunaj klopodoj, la pureco de silicio- kaj germaniokristaloj estis altigita de 99% komence al 99,999% - tio estas, al unu malpura partiklo por 100 atomoj. En la procezo, kadro de sciencistoj kaj inĝenieroj proksime konis la abstraktajn ecojn de germanio kaj silicio kaj aplikis teknologiojn por kontroli ilin: fandi, kreskigi kristalojn, aldonante la necesajn malpuraĵojn (kiel boro, kiu pliigis konduktivecon).
Kaj tiam la milito finiĝis. La postulo pri radaro malaperis, sed la scio kaj kapabloj akiritaj dum la milito restis, kaj la revo pri solidsubstanca amplifilo ne estis forgesita. Nun la vetkuro estis krei tian amplifilon. Kaj almenaŭ tri teamoj estis en bona pozicio por gajni ĉi tiun premion.
Okcidenta Lafayette
La unua estis grupo de Purdue University gvidita fare de aŭstra-naskita fizikisto nomita Carl Lark-Horowitz. Li sole alportis la fiziksekcion de la universitato el obskureco tra sia talento kaj influo kaj influis la decidon de la Rad Lab konfidi sian laboratorion kun germaniumesplorado.
Carl Lark-Horowitz en 1947, centro, tenante pipon
Komence de la 1940-aj jaroj, silicio estis konsiderita la plej bona materialo por radaraj rektifiloj, sed la materialo tuj sub ĝi sur la perioda tabelo ankaŭ aspektis inda je plia studo. Germanio havis praktikan avantaĝon pro sia pli malalta frostopunkto, kiu faciligis labori kun: ĉirkaŭ 940 gradoj, kompare kun 1400 gradoj por silicio (preskaŭ la sama kiel ŝtalo). Pro la alta frostopunkto, estis ege malfacile fari malplenaĵon kiu ne trafluus en la fanditan silicion, poluante ĝin.
Tial, Lark-Horowitz kaj liaj kolegoj pasigis la tutan militon studante la kemiajn, elektrajn kaj fizikajn trajtojn de germanio. La plej grava malhelpo estis "inversa tensio": germaniaj rektifiloj, ĉe tre malalta tensio, ĉesis rektifi la kurenton kaj permesis al ĝi flui en la kontraŭa direkto. La inversa kurenta pulso bruligis la ceterajn komponentojn de la radaro. Unu el la gradstudantoj de Lark-Horowitz, Seymour Benzer, studis tiun problemon dum pli ol jaro, kaj finfine evoluigis stan-bazitan aldonaĵon kiu ĉesigis inversajn pulsojn ĉe tensioj de ĝis centoj da voltoj. Baldaŭ poste, Western Electric, la produktadsekcio de Bell Labs, komencis eldoni Benzer-rektifilojn por armea uzo.
La studo de germanio ĉe Purdue daŭris post la milito. En junio 1947, Benzer, jam profesoro, raportis nekutima anomalio: en kelkaj eksperimentoj, altfrekvencaj osciladoj aperis en germaniaj kristaloj. Kaj lia kolego Ralph Bray daŭre studis "volumetrian reziston" pri projekto komencita dum la milito. Volumenrezisto priskribis kiel elektro fluas en germaniokristalo ĉe la kontaktpunkto de la rektifilo. Bray trovis ke alttensiaj pulsoj signife reduktis la reziston de n-speca germanio al tiuj fluoj. Sen scii ĝin, li atestis la tn. "minoritataj" ŝargoportantoj. En n-tipaj duonkonduktaĵoj, la troa negativa ŝargo servas kiel la plimulta ŝargoportanto, sed pozitivaj "truoj" ankaŭ povas porti kurenton, kaj en ĉi tiu kazo, la alttensiaj pulsoj kreis truojn en la germaniostrukturo, igante minoritatajn ŝargportantojn aperi. .
Bray kaj Benzer venis tentage proksime al la germaniumamplifilo sen rimarki ĝin. Benzer kaptis Walter Brattain, Bell Labs-scienciston, ĉe konferenco en januaro 1948 por diskuti volumetran tiriĝon kun li. Li sugestis, ke Brattain metu alian punktokontakton apud la unua kiu povus konduki fluon, kaj tiam ili eble povos kompreni kio okazas sub la surfaco. Brattain kviete konsentis pri tiu ĉi propono kaj foriris. Kiel ni vidos, li tro bone sciis, kion tia eksperimento povus malkaŝi.
Oney-sous-Bois
La Purdue-grupo havis kaj la teknologion kaj la teorian bazon por fari la salton al la transistoro. Sed ili povus nur hazarde trafi ĝin. Ili interesiĝis pri la fizikaj propraĵoj de la materialo, kaj ne pri la serĉo de nova speco de aparato. Tre malsama situacio regis en Aunes-sous-Bois (Francio), kie du iamaj radaraj esploristoj el Germanio, Heinrich Welker kaj Herbert Mathare, gvidis teamon kies celo estis krei industriajn duonkonduktajn aparatojn.
Welker unue studis kaj poste instruis fizikon en la Universitato de Munkeno, gvidata de la fama teoriulo Arnold Sommerfeld. Ekde 1940, li forlasis sole teorian padon kaj komencis labori pri radaro por la Luftwaffe. Mathare (de belga origino) kreskis en Aachen, kie li studis fizikon. Li aliĝis al la esplorsekcio de la germana radiogiganto Telefunken en 1939. Dum la milito, li movis sian laboron de Berlino orienten al la abatejo en Silezio por eviti aliancanajn aviadilajn atakojn, kaj tiam reen en la okcidenton por eviti la progresantan Ruĝan Armeon, poste falante en la manojn de la amerika armeo.
Kiel iliaj rivaloj en la Kontraŭ-Hitler-Koalicio, la germanoj sciis de la fruaj 1940-aj jaroj ke kristaldetektiloj estis idealaj riceviloj por radaro, kaj ke silicio kaj germanio estis la plej esperigaj materialoj por sia kreaĵo. Mathare kaj Welker provis dum la milito plibonigi la efikan uzon de tiuj materialoj en rektifiloj. Post la milito, ambaŭ estis submetitaj perioda esplordemandado koncerne sian armean laboron, kaj poste ricevis inviton de franca spionoficiro ĝis Parizo en 1946.
Compagnie des Freins & Signaux ("firmao de bremsoj kaj signaloj"), franca dividado de Westinghouse, ricevis kontrakton de la franca telefoninstanco por krei solidsubstantajn rektifilojn kaj serĉis germanajn sciencistojn por helpi ilin. Tia alianco de lastatempaj malamikoj povas ŝajni stranga, sed ĉi tiu aranĝo montriĝis sufiĉe favora por ambaŭ flankoj. La francoj, venkitaj en 1940, havis neniun kapablon akiri scion en la kampo de duonkonduktaĵoj, kaj ili urĝe bezonis la kapablojn de la germanoj. La germanoj ne povis efektivigi evoluon en iuj altteknologiaj kampoj en okupata kaj militŝirita lando, do ili saltis ĉe la ŝanco daŭrigi labori.
Welker kaj Mathare starigis ĉefsidejon en duetaĝa domo en la pariza antaŭurbo de Aunes-sous-Bois, kaj kun la helpo de teamo de teknikistoj, ili sukcese lanĉis germaniajn rektifilojn antaŭ la fino de 1947. Tiam ili turnis sin al pli seriozaj. premioj: Welker revenis al sia intereso pri superkonduktaĵoj, kaj Mathare al amplifiloj.
Herbert Mathare en 1950
Dum la milito, Mathare eksperimentis per dupunktaj kontaktorektifiloj - "duodeodoj" - en provo redukti cirkvitbruon. Li rekomencis siajn eksperimentojn kaj baldaŭ malkovris, ke dua kata barbo, situanta je 1/100 milionono de metro de la unua, povas foje moduli la fluon fluantan tra la unua barbo. Li kreis solidsubstancan amplifilon, kvankam sufiĉe senutilan. Por atingi pli fidindan efikecon, li turnis sin al Welker, kiu akiris ampleksan sperton laborante kun germaniokristaloj dum la milito. La teamo de Welker kreskis pli grandaj, pli puraj provaĵoj de germaniokristaloj, kaj kiam la kvalito de la materialo pliboniĝis, Mathare punktkontaktaj amplifiloj iĝis fidindaj antaŭ junio 1948.
Rentgenfota bildo de "transistrono" bazita sur la Mathare-cirkvito, kiu havas du punktojn de kontakto kun germanio
Mathare eĉ havis teorian modelon de kio okazis: li kredis ke la dua kontakto faris truojn en la germanio, akcelante la trairejon de kurento tra la unua kontakto, liverante minoritatajn ŝargportaĵojn. Welker ne konsentis kun li, kaj kredis ke kio okazis dependas de ia kampefiko. Tamen, antaŭ ol ili povis ellabori la aparaton aŭ teorion, ili eksciis, ke grupo da usonanoj ellaboris ĝuste la saman koncepton - germaniumamplifilo kun du punktaj kontaktoj - ses monatojn pli frue.
Murray Hill
Ĉe la fino de la milito, Mervyn Kelly reformis la semikonduktaĵan esplorgrupon de Bell Labs gviditan fare de Bill Shockley. La projekto kreskis, ricevis pli da financado, kaj moviĝis de sia origina laboratoriokonstruaĵo en Manhatano al vastiga kampuso en Murray Hill, New Jersey.
Murray Hill Campus, ĉ. 1960
Por rekonatiĝi kun progresintaj duonkonduktaĵoj (post lia tempo en operacia esplorado dum la milito), Shockley vizitis la Holmdel-laboratorion de Russell Ohl en la fonto de 1945. Ohl pasigis la militajn jarojn laborante pri silicio kaj ne perdis tempon. Li montris al Shockley krudan amplifilon de sia propra konstruo, kiun li nomis "deziranto". Li prenis silician punktakontaktilon kaj sendis kurenton de la baterio tra ĝi. Ŝajne, la varmego de la baterio reduktis la reziston trans la kontaktopunkto, kaj turnis la rektifilon en amplifilon kapabla elsendi alvenantajn radiosignalojn al cirkvito sufiĉe potenca por funkciigi laŭtparolilon.
La efiko estis kruda kaj nefidinda, malracia por komercigo. Tamen, sufiĉis konfirmi la opinion de Shockley, ke eblas krei duonkonduktan amplifilon, kaj ke tio estu prioritatita por esplorado en la kampo de solidsubstanca elektroniko. Estis ankaŭ tiu renkontiĝo kun la teamo de Ola kiu konvinkis al Shockley ke silicio kaj germanio devus esti studitaj unue. Ili elmontris allogajn elektrajn trajtojn, kaj la kolegaj metalurgiistoj de Ohl Jack Skaff kaj Henry Theurer atingis mirindan sukceson en kultivado, purigado kaj dopado de tiuj kristaloj dum la milito, superante ĉiujn teknologiojn haveblajn por aliaj semikonduktaĵoj. La grupo de Shockley ne malŝparos plu tempon pri antaŭmilitaj kuprooksidamplifiloj.
Kun la helpo de Kelly, Shockley komencis kunveni novan teamon. Ĉefludantoj inkludis Walter Brattain, kiu helpis Shockley kun sia unua provo ĉe solidsubstanca amplifilo (en 1940), kaj John Bardeen, junan fizikiston kaj novan Bell Labs-dungiton. Bardeen verŝajne havis la plej ampleksan scion pri solidstata fiziko de iu membro de la teamo - lia disertaĵo priskribis la energinivelojn de elektronoj en la strukturo de natria metalo. Li ankaŭ estis alia protektito de John Hasbrouck Van Vleck, kiel Atanasov kaj Brattain.
Kaj kiel Atanasov, la disertaĵoj de Bardeen kaj Shockley postulis ekstreme kompleksajn kalkulojn. Ili devis uzi la kvantuman mekanikan teorion de duonkonduktaĵoj, difinitan fare de Alan Wilson, por kalkuli la energistrukturon de materialoj uzante la labortablan kalkulilon de Monroe. Helpante krei la transistoron, ili fakte kontribuis por savi estontajn gradstudantojn de tia laboro.
La unua aliro de Shockley al solidsubstanca amplifilo dependis de kio poste estis nomita "". Li suspendis metalan platon super n-tipa duonkonduktaĵo (kun troo de negativaj ŝargoj). Apliki pozitivan ŝargon al la plato tiris troajn elektronojn sur la surfacon de la kristalo, kreante riveron de negativaj ŝargoj tra kiuj elektra kurento povis facile flui. La plifortigita signalo (reprezentita per la ŝargnivelo sur la oblato) tiamaniere povus moduli la ĉefcirkviton (pasante laŭ la surfaco de la duonkonduktaĵo). La efikeco de ĉi tiu skemo estis proponita al li per lia teoria scio pri fiziko. Sed, malgraŭ multaj eksperimentoj kaj eksperimentoj, la skemo neniam funkciis.
Antaŭ marto 1946, Bardeen kreis bonevoluintan teorion kiu klarigis la kialon de tio: la surfaco de duonkonduktaĵo ĉe la kvantuma nivelo kondutas alimaniere de siaj internoj. Negativaj ŝargoj tiritaj al la surfaco iĝas kaptitaj en "surfacaj statoj" kaj blokas la kampon de penetrado de la plato en la materialon. La resto de la teamo trovis ĉi tiun analizon konvinka, kaj lanĉis novan esplorprogramon laŭ tri vojoj:
- Pruvu la ekziston de surfacaj statoj.
- Studu iliajn ecojn.
- Eltrovu kiel venki ilin kaj fari ĝin funkcii .
Post jaro kaj duono da esplorado kaj eksperimentado, la 17-an de novembro 1947, Brattain faris sukceson. Li malkovris ke se li metus jon-plenan likvaĵon, kiel ekzemple akvo, inter oblato kaj duonkonduktaĵo, elektra kampo de la oblato puŝus la jonojn direkte al la semikonduktaĵo, kie ili neŭtraligus ŝargojn kaptitajn en surfacaj statoj. Nun li povis kontroli la elektran konduton de peco da silicio ŝanĝante la ŝargon sur la oblato. Tiu sukceso donis al Bardeen ideon por nova aliro al kreado de amplifilo: ĉirkaŭu la kontaktopunkton de la rektifilo per elektrolita akvo, kaj poste uzu duan draton en la akvo por kontroli la surfackondiĉojn, kaj tiel kontroli la konduktivecnivelon de la ĉefa. kontakto. Tiel Bardeen kaj Brattain atingis la cellinion.
La ideo de Bardeen funkciis, sed la plifortigo estis malforta kaj funkciis per tre malaltaj frekvencoj nealireblaj por la homa orelo – do ĝi estis senutila kiel telefona aŭ radioamplifilo. Bardeen sugestis ŝanĝi al la invers-tensi-rezistema germanio produktita ĉe Purdue, kredante ke pli malmultaj pagendaĵoj kolektiĝus sur ĝia surfaco. Subite ili ricevis potencan kreskon, sed en la kontraŭa direkto de tio, kion oni atendis. Ili malkovris la minoritatan portantefikon - anstataŭ la atendataj elektronoj, la kurento fluanta tra germanio estis plifortigita per truoj venantaj el la elektrolito. La fluo sur la drato en la elektrolito kreis p-tipan tavolon (regiono de troaj pozitivaj ŝargoj) sur la surfaco de la n-tipa germanio.
Postaj eksperimentoj montris, ke entute ne necesas elektrolito: simple metante du kontaktopunktojn proksime sur la germaniumsurfacon, eblis moduli la fluon de unu el ili al la fluo sur la alia. Por proksimigi ilin kiel eble plej, Brattain envolvis pecon da ora folio ĉirkaŭ triangula peco el plasto kaj poste zorge tranĉis la folio ĉe la fino. Tiam, uzante risorton, li premis la triangulon kontraŭ la germanio, rezulte de kiu la du randoj de la tranĉo tuŝis ĝian surfacon je distanco de 0,05 mm. Tio donis al la transistorprototipo de Bell Labs ĝian karakterizan aspekton:
Brattain kaj Bardeen transistorprototipo
Kiel la aparato de Mathare kaj Welker, ĝi estis, principe, klasika "kata barbo", nur kun du kontaktopunktoj anstataŭ unu. La 16-an de decembro, ĝi produktis signifan pliiĝon en potenco kaj tensio, kaj frekvencon de 1000 Hz en la aŭdebla gamo. Semajnon poste, post negravaj plibonigoj, Bardeen kaj Brattain pliigis tension je 100 fojojn kaj potencon je 40 fojojn, kaj montris al la direktoroj de Bell ke ilia aparato povis produkti aŭdeblan paroladon. John Pierce, alia membro de la solidsubstanca evoluigteamo, elpensis la esprimon "transistoro" post la nomo de la kupra oksida rektifilo de Bell, la varistoro.
Dum la venontaj ses monatoj, la laboratorio konservis la novan kreaĵon sekreto. Administrado volis certigi, ke ili havas antaŭan komencon pri komercigado de la transistoro antaŭ ol iu ajn alia ekhavis ĝin. Novaĵaŭdienco estis planita por junio 30, 1948, ĵus en tempo frakasi la sonĝojn de Welker kaj Mathare de senmorteco. Dume, la esplorgrupo de duonkonduktaĵoj kviete kolapsis. Post aŭdado pri la atingoj de Bardeen kaj Brattain, ilia estro, Bill Shockley, komencis labori por preni la tutan krediton por li mem. Kaj kvankam li nur ludis observan rolon, Shockley ricevis egalan, se ne pli, publikecon en la publika prezento - kiel vidite en ĉi tiu publikigita foto de li en la denso de la ago, tuj apud laboratoriobenko:
1948 reklamfoto - Bardeen, Shockley kaj Brattain
Tamen, egala famo ne sufiĉis por Shockley. Kaj antaŭ ol iu ajn ekster Bell Labs sciis pri la transistoro, li estis okupata reinventi ĝin por sia propra. Kaj ĉi tio estis nur la unua el multaj tiaj reinventoj.
Kion alian legi
- Robert Buderi, The Invention That Changed the World (1996)
- Michael Riordan, "Kiel Eŭropo Sopiris la Transistoron", IEEE Spectrum (nov. 1, 2005)
- Michael Riordan kaj Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "La "franca" Transistoro", (1994)
fonto: www.habr.com