Serieko beste artikulu batzuk:
- Erreleboaren historia
- Ordenagailu elektronikoen historia
- Transistorearen historia
- Interneteko historia
Gerrako arragoa transistorearen etorreraren agertokia jarri zuen. 1939tik 1945era, erdieroaleen alorreko ezagutza teknikoak izugarri hedatu ziren. Eta arrazoi sinple bat zegoen horretarako: radarra. Gerrako teknologiarik garrantzitsuena, eta horien adibide dira: aire erasoak detektatzea, itsaspekoak bilatzea, gaueko aire erasoak helburuetara bideratzea, aire defentsa sistemak eta itsas kanoiak bideratzea. Ingeniariek radar txikiak artilleriaren obusetan nola sartzen ikasi dute, helburutik gertu hegan egiten duten bitartean lehertu daitezen - . Hala ere, teknologia militar berri indartsu honen iturria eremu baketsuago batean zegoen: goi-atmosferaren azterketa helburu zientifikoetarako.
radar
1901ean, Marconi Wireless Telegraph Company-k haririk gabeko mezu bat transmititu zuen Atlantikoan zehar, Kornuallestik Ternuara. Gertaera horrek zientzia modernoa nahastera eraman du. Irrati-transmisioak lerro zuzen batean bidaiatzen badira (behar bezala), transmisio hori ezinezkoa izango litzateke. Ingalaterra eta Kanadaren artean ez dago Lurra zeharkatzen ez duen ikusmen zuzenik, beraz Marconiren mezuak espaziora hegan egin behar izan zuen. Arthur Kennealy ingeniari estatubatuarrak eta Oliver Heaviside fisikari britainiarrak aldi berean eta modu independentean proposatu zuten fenomeno honen azalpena goiko atmosferan kokatutako gas ionizatuzko geruza batekin lotu behar zela, irrati-uhinak Lurrera itzultzeko gai dena (Marconi berak uste zuen irrati-uhinak jarraitu Lurraren gainazalaren kurbadura, hala ere, fisikariek ez zuten onartzen).
1920ko hamarkadarako, zientzialariek ekipamendu berriak garatu zituzten, lehenik ionosferaren existentzia frogatu eta gero haren egitura aztertzea ahalbidetzen zutenak. Huts-hodiak erabili zituzten uhin laburreko irrati-pultsuak sortzeko, atmosferara igotzeko eta oihartzunak grabatzeko norabide-antenenak, eta emaitzak erakusteko. Zenbat eta luzeagoa izan oihartzuna itzultzeko atzerapena, orduan eta urrunago egon behar du ionosfera. Teknologia horri soinu atmosferikoa deitzen zitzaion, eta radarra garatzeko oinarrizko azpiegitura teknikoa ematen zuen («radar» terminoa, RAdio Detection And Ranging-etik, ez zen 1940ko hamarkadara arte agertu AEBetako Armadan).
Denbora kontua besterik ez zen ezagutza, baliabide eta motibazio egokiak dituzten pertsonek ekipo horien lurreko aplikazioen potentzialaz jabetu arte (horrela, radarraren historia teleskopioaren historiaren kontrakoa da, lehen lurreko erabilerarako pentsatua zegoena) . Eta informazio hori izateko probabilitatea handitu egin zen irratia gero eta gehiago hedatu zen heinean, eta jende gehiagok nabaritu zuen inguruko itsasontzi, hegazkin eta beste objektu handi batzuen interferentziak. Goiko atmosferako soinu-teknologien ezagutza bigarrenean zabaldu zen (1932-1933), zientzialariek Artikoko estazio ezberdinetatik ionosferaren mapa osatu zutenean. Handik gutxira, Britainia Handiko, AEB, Alemania, Italia, SESB eta beste herrialde batzuetako taldeek radar sistema errazenak garatu zituzten.
bere 1935eko radararekin
Orduan, gerra gertatu zen, eta herrialdeentzat radarren garrantzia —eta horiek garatzeko baliabideak— izugarri handitu zen. Estatu Batuetan, baliabide hauek 1940an MIT-en sortutako erakunde berri baten inguruan bildu ziren, izenez ezagutzen dena. (atzerriko espioiak engainatzeko eta erradioaktibitatea laborategian ikertzen ari zela irudikatzeko izendatzen zen hain bereziki - garai hartan jende gutxik sinesten zuen bonba atomikoetan). Rad Lab proiektuak, Manhattan proiektua bezain ospetsu bihurtu ez zena, hala ere Estatu Batuetako fisikari bikain eta talentu berdinak kontratatu zituen bere mailan. Laborategiko lehen langileetako bost (tartean и ) Nobel sariak jaso zituen gero. Gerra amaitzean, 500 zientzia-doktore, zientzialari eta ingeniari inguru aritu ziren lanean laborategian, eta guztira 4000 lagun aritu ziren lanean. Milioi erdi dolar —ENIAC aurrekontu osoaren parekoa— Radiation Laboratory Series bakarrik gastatu zen, gerra garaian laborategitik lortutako ezagutza guztiaren hogeita zazpi liburukiko erregistroa (nahiz eta AEBetako gobernuak radar teknologian egindako gastua ez zen mugatua izan. Rad Lab aurrekontuari; gerran gobernuak radarrak balio zuen hiru mila milioi dolar erosi zituen).
MIT eraikina 20, non Rad Lab zegoen
Rad Lab-en ikerketa-eremu nagusietako bat maiztasun handiko radarra izan zen. Lehen radarrek metrotan neurtutako uhin-luzerak erabiltzen zituzten. Baina maiztasun handiagoko izpiek zentimetrotan neurtutako uhin-luzerak —mikrouhinak— antena trinkoagoak ahalbidetzen zituzten eta distantzia luzeetan gutxiago sakabanatuta zeuden, irismenean eta zehaztasunean abantaila handiagoak igartzen zituzten. Mikrouhinen radarrak hegazkin baten sudurrean sar litezke eta itsaspeko baten periskopioaren tamainako objektuak hauteman ditzakete.
Arazo hau konpontzen lehena Birminghameko Unibertsitateko fisikari britainiar talde bat izan zen. 1940an garatu zuten "", "Txistu" elektromagnetiko baten antzera funtzionatzen zuena, elektrizitate-pultsu aleatorio bat mikrouhin-sorta indartsu eta zehatz-mehatz bihurtuz. Mikrouhin-igorle hau bere lehiakide hurbilena baino mila aldiz indartsuagoa zen; maiztasun handiko radar transmisore praktikoei bidea ireki zien. Hala ere, bidelagun bat behar zuen, maiztasun altuak detektatzeko gai den hargailu bat. Eta puntu honetan erdieroaleen historiara itzuliko gara.
Magnetroiaren ebakidura
Katuaren bibotearen bigarren etorrera
Agertu zen hutseko hodiak ez zirela batere egokiak mikrouhinen radar seinaleak jasotzeko. Katodo beroaren eta anodo hotzaren arteko hutsuneak kapazitate bat sortzen du, zirkuituak maiztasun altuetan funtzionatzeari uko egiten diolarik. Maiztasun handiko radarrako eskuragarri zegoen teknologiarik onena garai batekoa zen ""- Alanbre zati txiki bat kristal erdieroale baten kontra sakatuta. Hainbat pertsonak modu independentean deskubritu dute hori, baina gure istoriotik hurbilena New Jerseyn gertatutakoa da.
1938an, Bell Labs-ek itsas armadarekin kontratatu zuen suak kontrolatzeko radar bat garatzeko 40 cm-ko tartean —erresonantzia aurreko magnetroiaren garaian zeuden radarrak baino askoz laburragoa, eta, beraz, maiztasun handiagokoa—. Ikerketa lan nagusia Holmdel-eko laborategien dibisio batera joan zen, Staten Island hegoaldean. Ez zuten asko behar ikertzaileek maiztasun handiko hargailu baterako zer beharko zuten asmatzeko, eta laster George Southworth ingeniaria Manhattaneko irrati-dendak arakatzen aritu zen katu-bibote detektagailu zaharren bila. Espero bezala, lanpara-detektagailuak baino askoz hobeto funtzionatu zuen, baina ezegonkorra zen. Beraz, Southworth-ek Russell Ohl izeneko elektrokimikari bat bilatu zuen eta puntu bakarreko kristal-detektagailu baten erantzunaren uniformetasuna hobetzen saiatzeko eskatu zion.
Ol pertsona bitxi samarra zen, teknologiaren garapena bere patutzat hartzen zuena, eta etorkizuneko ikuspegiekin aldizkako ikuspegiei buruz hitz egiten zuen. Esaterako, adierazi zuen 1939an bazekiela etorkizuneko silizio-anplifikadore baten asmakizunaren berri, baina patua beste pertsona batek asmatu zuela. Dozenaka aukera aztertu ondoren, silizioa ezarri zuen Southworth-eko hargailuentzako substantzia onena bezala. Arazoa materialaren edukia kontrolatzeko gaitasuna zen bere propietate elektrikoak kontrolatzeko. Garai hartan, silizio industrialaren lingoteak oso hedatuta zeuden; altzairu-fabriketan erabiltzen ziren, baina ekoizpen horretan inor ez zen kezkatzen, demagun, silizioaren %1eko fosforoaren edukiak. Metalurgia pare baten laguntzaz baliatuz, Olek lehenago posible zena baino hutsune askoz garbiagoak lortzeari ekin zion.
Lan egiten zuten bitartean, haien kristal batzuek korrontea zuzentzen zutela noranzko batean, beste batzuek korrontea bestean zuzentzen zutela deskubritu zuten. "n-mota" eta "p-mota" deitzen zieten. Azterketa sakonagoek erakutsi zuten ezpurutasun mota desberdinak zirela mota horien erantzule. Silizioa taula periodikoaren laugarren zutabean dago, hau da, lau elektroi ditu bere kanpoko estalkian. Silizio hutsezko hutsune batean, elektroi horietako bakoitza auzokide batekin konbinatuko litzateke. Hirugarren zutabeko ezpuruek, esate baterako, elektroi bat gutxiago duen boroak, "zulo" bat sortu zuten, kristalean korronte mugimendurako espazio gehigarria. Emaitza p motako erdieroalea izan zen (karga positiboen gehiegizkoarekin). Bosgarren zutabeko elementuek, fosforoak adibidez, elektroi aske gehigarriak ematen zituzten korrontea eramateko, eta n motako erdieroalea lortu zen.
Silizioaren kristal egitura
Ikerketa hau guztia oso interesgarria izan zen, baina 1940rako Southworth eta Ohl ez zeuden gertuago maiztasun handiko radar baten funtzionamendu-prototipo bat sortzeko. Aldi berean, Britainia Handiko gobernuak berehalako emaitza praktikoak eskatu zituen Luftwaffe-ren mehatxua zela eta, dagoeneko ekoizteko prest zeuden mikrouhin-detektagailuak magnetron transmisoreekin batera lan egiten zuten.
Hala ere, aurrerapen teknologikoen balantzea laster okertuko da Atlantikoaren mendebalderantz. Churchillek Britainia Handiko sekretu tekniko guztiak estatubatuarrei ezagutaraztea erabaki zuen gerran sartu baino lehen (hala ere gertatuko zela suposatzen zuenez). Informazio-ihesak izateko arriskua merezi zuela uste zuen, ordutik Estatu Batuetako gaitasun industrial guztiak arma atomikoak eta radarrak bezalako arazoak konpontzera botako zirela. Britainia Handiko Zientzia eta Teknologia Misioa (izenez ezaguna ) 1940ko irailean iritsi zen Washingtonera eta bere ekipajean mirari teknologikoen moduko opari bat ekarri zuen.
Magnetroi erresonantearen ahalmen izugarriaren aurkikuntzak eta kristal-detektagailu britainiarrek bere seinalea jasotzeko eraginkortasuna erdieroaleen inguruko ikerketa estatubatuarra suspertu zuten maiztasun altuko radarren oinarri gisa. Lan asko zegoen egiteko, batez ere materialen zientzian. Eskaerei erantzuteko, kristal erdieroaleak “milioika ekoiztu behar izan ziren, lehen posible zena baino askoz gehiago. Beharrezkoa zen zuzenketa hobetzea, talkaren sentsibilitatea eta erretzea murriztea eta kristal sorta ezberdinen arteko aldakuntzak minimizatzea».
Silizio puntuko kontaktu zuzentzailea
Rad Lab-ek ikerketa-sail berriak ireki ditu erdieroaleen kristalen propietateak aztertzeko eta nola alda daitezkeen hargailuen propietate baliotsuak maximizatzeko. Material itxaropentsuenak silizioa eta germanioa ziren, beraz, Rad Lab-ek seguru jokatzea erabaki zuen eta programa paraleloak jarri zituen martxan biak aztertzeko: silizioa Pennsylvaniako Unibertsitatean eta germanioa Purdueko. Bell, Westinghouse, Du Pont eta Sylvania bezalako industria erraldoiek erdieroaleen ikerketa-programa propioak hasi zituzten eta kristal-detektagailuetarako fabrikazio-instalazio berriak garatzen hasi ziren.
Ahalegin bateratuen bidez, silizio eta germanio kristalen garbitasuna hasieran %99tik %99,999ra igo zen, hau da, 100 atomoko ezpurutasun partikula batera. Prozesu horretan, zientzialari eta ingeniari talde batek germanioaren eta silizioaren propietate abstraktuak gertutik ezagutu zituen eta horiek kontrolatzeko teknologiak aplikatu zituen: urtzea, kristalak haztea, beharrezko ezpurutasunak gehitzea (boroa, adibidez, eroankortasuna areagotzen duena).
Eta orduan amaitu zen gerra. Radar eskaera desagertu egin zen, baina gerran lortutako ezagutzak eta trebetasunak mantendu egin ziren, eta egoera solidoko anplifikadorearen ametsa ez zen ahaztu. Orain lasterketa halako anplifikadore bat sortzea zen. Eta gutxienez hiru talde sari hau irabazteko egoera onean zeuden.
Mendebaldeko Lafayette
Lehenengoa Carl Lark-Horowitz izeneko fisikari austriar batek zuzendutako Purdue Unibertsitateko taldea izan zen. Bakarrik unibertsitateko fisika saila iluntasunetik atera zuen bere talentuaren eta eraginaren bidez eta Rad Lab-ek bere laborategiari germanioaren ikerketaren esku uzteko erabakian eragin zuen.
Carl Lark-Horowitz 1947an, erdian, pipa eskuan
1940ko hamarkadaren hasieran, silizioa radar zuzengailuetarako material onenatzat hartzen zen, baina taula periodikoaren azpian dagoen materiala ere aztertzeko merezi zuen. Germanioak abantaila praktikoa zuen bere urtze-puntu baxuagoagatik, eta horrek erraztu egiten zuen lan egitea: 940 gradu inguru, silizioaren 1400 graduren aldean (ia altzairuaren berdina). Urtze-puntu altua zela eta, oso zaila zen silizio urtuan isuriko ez zen hutsune bat egitea, hura kutsatuz.
Horregatik, Lark-Horowitz eta bere lankideek gerra osoa eman zuten germanioaren propietate kimikoak, elektrikoak eta fisikoak aztertzen. Oztoporik garrantzitsuena “alderantzizko tentsioa” zen: germaniozko zuzengailuek, oso tentsio baxuan, korrontea zuzentzeari utzi eta kontrako noranzkoan igarotzen uzten zuten. Alderantzizko korrontearen pultsuak radarraren gainerako osagaiak erre zituen. Lark-Horowitz-eko graduondoko ikasleetako batek, Seymour Benzer-ek, arazo hau aztertu zuen urtebete baino gehiagoz, eta azkenean eztainuan oinarritutako gehigarri bat garatu zuen, ehunka voltio arteko tentsioetan alderantzizko pultsuak geldiarazten zituena. Handik gutxira, Western Electric, Bell Labs-en fabrikazio dibisioa, erabilera militarrerako Benzer zuzengailuak igortzen hasi zen.
Gerra ostean Purdueko germanioaren azterketak jarraitu zuen. 1947ko ekainean, Benzerrek, jada irakaslea zena, ezohiko anomalia baten berri eman zuen: esperimentu batzuetan, maiztasun handiko oszilazioak agertu ziren germanio kristaletan. Eta Ralph Bray lankideak "erresistentzia bolumetrikoa" aztertzen jarraitu zuen gerra garaian hasitako proiektu batean. Bolumen-erresistentziak deskribatu zuen elektrizitatea nola isurtzen den germanio kristalean zuzentzailearen kontaktu puntuan. Bray-k aurkitu zuen tentsio handiko pultsuek nabarmen murrizten zutela n-motako germanioaren korronte horiekiko erresistentzia. Jakin gabe, deiturikoaren lekuko izan zen. karga-eramaile "gutxiengoak". N motako erdieroaleetan, gehiegizko karga negatiboak karga-eramaile nagusi gisa balio du, baina "zulo" positiboek ere korrontea garraiatu dezakete, eta, kasu honetan, tentsio handiko pultsuek zuloak sortu zituzten germanioaren egituran, gutxiengo karga-eramaileak agertzea eraginez. .
Bray eta Benzer izugarri hurbildu ziren germanio-anplifikadorera, konturatu gabe. Benzerrek Walter Brattain Bell Labs zientzialaria harrapatu zuen 1948ko urtarrilean harekin arrastatze bolumetrikoa eztabaidatzeko hitzaldi batean. Hark iradoki zuen Brattain-i korrontea eroan zezakeen lehenengoaren ondoan beste kontaktu puntu bat jartzea, eta, ondoren, azalaren azpian gertatzen ari zena ulertzeko gai izango ziren. Brattainek isilik onartu zuen proposamen honekin eta alde egin zuen. Ikusiko dugunez, oso ondo zekien halako esperimentu batek zer agerian zezakeen.
Oney-sous-Bois
Purdue taldeak transistorerako jauzia egiteko teknologia eta oinarri teorikoa zituen. Baina istripuz baino ezin izan zuten topatu. Materialaren propietate fisikoak interesatzen zitzaizkien, eta ez gailu mota berri baten bila. Oso bestelako egoera bat nagusitu zen Aunes-sous-Boisen (Frantzia), non Alemaniako bi radar ikertzaile ohik, Heinrich Welker eta Herbert Mathare, erdieroale industrialeko gailuak sortzea zuen helburu talde bat zuzendu zuten.
Welkerrek Fisika ikasi eta gero irakatsi zuen Municheko Unibertsitatean, Arnold Sommerfeld teorialari ospetsuaren zuzendaritzapean. 1940az geroztik, bide teoriko hutsa utzi eta Luftwaffe-rako radar batean lanean hasi zen. Mathare (belgikar jatorrikoa) Aachen-en hazi zen, eta bertan fisika ikasi zuen. Alemaniako Telefunken irrati erraldoiaren ikerketa sailean sartu zen 1939an. Gerra garaian, bere lana Berlin ekialdetik Silesiako abadira eraman zuen aliatuen aire erasoak saihesteko, eta gero mendebaldera itzuli zen aurrera egiten zuen Armada Gorria saihesteko, azkenean amerikar armadaren eskuetan eroriz.
Hitlerren aurkako koalizioko arerioek bezala, alemaniarrek bazekiten 1940ko hamarkadaren hasieran kristal-detektagailuak radar-arentzako hargailu ezin hobeak zirela, eta silizioa eta germanioa material itxaropentsuenak zirela haiek sortzeko. Mathare eta Welker gerra garaian saiatu ziren material horien erabilera eraginkorra hobetzen zuzentzaileetan. Gerra ostean, biek aldizkako galdeketak egin zituzten beren lan militarraren inguruan, eta azkenean Frantziako inteligentzia ofizial baten gonbidapena jaso zuten Parisera 1946an.
Compagnie des Freins & Signaux ("balazta eta seinaleen konpainia"), Westinghouseko frantziar dibisioak, estatu solidoko zuzengailuak sortzeko kontratu bat jaso zuen Frantziako telefono agintaritzak eta zientzialari alemaniarrak bilatu zituen haiek laguntzeko. Azken etsaien aliantza hori arraroa dirudi, baina antolamendu hori nahiko mesedegarria izan zen bi aldeentzat. 1940an garaitutako frantsesek ez zuten erdieroaleen alorrean ezagutzak lortzeko gaitasunik, eta alemanen trebetasunak ezinbestean behar zituzten. Alemanek ezin izan zuten garapena egin goi-teknologiako eremuetan okupatutako eta gerrak eragindako herrialde batean, beraz, lanean jarraitzeko aukerari ekin zioten.
Welkerrek eta Matharek Parisko Aunes-sous-Bois auzoko bi solairuko etxe batean ezarri zuten egoitza, eta teknikari talde baten laguntzarekin, germanio zuzengailuak arrakastaz jarri zituzten martxan 1947. urte amaierarako. Gero, serioagoetara jo zuten. sariak: Welkerrek supereroaleekiko zuen interesa itzuli zuen, eta Mathare anplifikadoreetara.
Herbert Mathare 1950ean
Gerra garaian, Matharek bi puntuko kontaktu zuzengailuekin esperimentatu zuen —“duodeodoak”—, zirkuituko zarata murrizteko asmoz. Bere esperimentuak berriro hasi eta laster aurkitu zuen bigarren katuaren biboteak, lehenengotik metroaren 1/100 milioirenera kokatuta, batzuetan lehen bibotetik igarotzen zen korrontea modulatu zezakeela. Egoera solidoko anplifikadorea sortu zuen, alferrikakoa bada ere. Errendimendu fidagarriagoa lortzeko, gerran germanio kristalekin lanean esperientzia handia lortu zuen Welkerengana jo zuen. Welkerren taldea germanio kristalen lagin handiagoak eta puruagoak hazi ziren, eta materialaren kalitatea hobetu ahala, Mathare puntuko kontaktu-anplifikadoreak fidagarriak bihurtu ziren 1948ko ekainean.
Mathare zirkuituan oinarritutako "transistroi" baten X izpien irudia, germanioarekin bi kontaktu-puntu dituena
Matharek ere bazuen gertatzen ari zenaren eredu teoriko bat: bigarren kontaktuak germanioan zuloak egiten zituela uste zuen, lehen kontaktuaren bidez korrontearen igarotzea bizkortuz, karga-eramaile minoritarioak hornituz. Welker ez zegoen ados berarekin, eta uste zuen gertatzen ari zena nolabaiteko eremu-efektu baten mende zegoela. Hala ere, gailua edo teoria landu aurretik, estatubatuar talde batek kontzeptu bera garatu zuela jakin zuten -bi puntuko kontaktudun germanio-anplifikadorea- sei hilabete lehenago.
Murray Hill
Gerra amaitzean, Mervyn Kellyk Bill Shockley buru zuen Bell Labsen erdieroaleen ikerketa taldea eraberritu zuen. Proiektua hazi egin zen, finantzaketa gehiago jaso zuen eta Manhattan-eko jatorrizko laborategiko eraikinetik Murray Hill-eko (New Jersey) zabaltzen ari den campus batera joan zen.
Murray Hill campusa, ca. 1960
Erdieroale aurreratuekin berriro ezagutzeko (gerra garaian operazio-ikerketetan aritu ondoren), Shockley Russell Ohlen Holmdel laborategia bisitatu zuen 1945eko udaberrian. Ohlek gerra-urteak eman zituen silizioarekin lanean eta ez zuen denbora galdu. Shockleyri bere eraikuntzako anplifikadore gordina erakutsi zion, "desister" deitu zuena. Siliziozko kontaktu puntuko zuzengailu bat hartu eta bateriatik korrontea bidali zuen bertatik. Dirudienez, bateriaren beroak kontaktu puntuan zehar erresistentzia murriztu zuen, eta zuzengailua bozgorailu bat elikatzeko adinako zirkuitu batera irrati-seinaleak igortzeko gai den anplifikadore bihurtu zuen.
Efektua gordina eta fidagarria izan zen, komertzializaziorako desegokia. Hala ere, nahikoa izan zen Shockleyren iritzia berresteko, erdieroale anplifikadore bat sortzea posible zela, eta hori egoera solidoko elektronikaren alorreko ikerketarako lehentasuna izan behar zela. Ola taldearekin izandako bilera honek Shockleyri silizioa eta germanioa lehenbailehen aztertu behar zirela konbentzitu zuen. Propietate elektriko erakargarriak erakutsi zituzten, eta Ohl-en metalurgistek Jack Skaff eta Henry Theurer-ek arrakasta harrigarria lortu zuten gerra garaian kristal horiek hazten, arazten eta dopatzen, beste material erdieroale batzuentzat eskuragarri zeuden teknologia guztiak gaindituz. Shockleyren taldeak ez zuen denbora gehiago galduko gerra aurreko kobre oxidoaren anplifikagailuetan.
Kellyren laguntzarekin, Shockley talde berri bat muntatzen hasi zen. Jokalari nagusiak Walter Brattain, egoera solidoko anplifikadore baten lehen saiakeran Shockleyri lagundu zion (1940an), eta John Bardeen, fisikari gaztea eta Bell Labs-eko langile berria. Bardeenek ziurrenik taldeko edozein kideren egoera solidoaren fisikari buruzko ezagutzarik zabalena zuen; bere tesian sodio metalaren egituran elektroien energia-mailak deskribatu zituen. John Hasbrouck Van Vlecken beste babestu bat ere izan zen, Atanasov eta Brattain bezala.
Eta Atanasoven bezala, Bardeen eta Shockleyren tesiek kalkulu oso konplexuak behar zituzten. Alan Wilsonek definitutako erdieroaleen teoria mekaniko kuantikoa erabili behar izan zuten materialen energia egitura kalkulatzeko Monroeren mahaigaineko kalkulagailua erabiliz. Transistorea sortzen lagunduz, izan ere, etorkizuneko graduondoko ikasleak horrelako lanetatik salbatzen lagundu zuten.
Shockley-k egoera solidoko anplifikadore bati egin zion lehen hurbilpena gerora "deitutakoan" oinarritu zen.". Metalezko plaka bat eseki zuen n motako erdieroale baten gainean (karga negatiboen gehiegizkoarekin). Plakari karga positibo bat aplikatuz gero, gehiegizko elektroiak kristalaren gainazalean atera ziren, korronte elektrikoa erraz igaro zitekeen karga negatiboen ibaia sortuz. Anplifikatutako seinaleak (oblean dagoen karga-mailak adierazten du) modu horretan zirkuitu nagusia modulatu lezake (erdieroalearen gainazaletik igaroz). Fisikako ezagutza teorikoek iradoki zion eskema honen eraginkortasuna. Baina, esperimentu eta esperimentu asko izan arren, eskemak ez zuen inoiz funtzionatu.
1946ko martxorako, Bardeenek ondo landutako teoria bat sortu zuen, horren arrazoia azaltzen zuena: maila kuantikoan erdieroale baten gainazalak bere barrutik ezberdin jokatzen du. Gainazalera ateratzen diren karga negatiboak "gainazaleko egoeretan" harrapatuta geratzen dira eta eremu elektrikoa plaka materialean sar ez dadin blokeatzen dute. Gainerako taldeei analisi hau sinesgarria iruditu zitzaien, eta ikerketa-programa berri bat jarri zuten martxan hiru bidetan:
- Azalera-egoeren existentzia frogatzea.
- Aztertu haien propietateak.
- Asmatu nola garaitu eta funtziona dezan .
Urte eta erdiko ikerketa eta esperimentazioen ostean, 17ko azaroaren 1947an, aurrerapauso bat eman zuen Brattainek. Deskubritu zuen ioiz betetako likido bat, ura adibidez, oble baten eta erdieroale baten artean jartzen bazuen, oblearen eremu elektrikoak ioiak erdieroalerantz bultzatuko zituela, gainazaleko egoeretan harrapatutako kargak neutralizatuko zituela. Orain silizio zati baten portaera elektrikoa kontrola zezakeen oblearen karga aldatuz. Arrakasta honek anplifikadore bat sortzeko ikuspegi berri baterako ideia bat eman zion Bardeeni: zuzengailuaren kontaktu-puntua elektrolito-urarekin inguratu, eta, ondoren, uretan bigarren hari bat erabili gainazaleko baldintzak kontrolatzeko, eta, horrela, nagusiaren eroankortasun-maila kontrolatzeko. kontaktua. Beraz, Bardeen eta Brattain iritsi ziren helmugara.
Bardeenen ideiak funtzionatu zuen, baina anplifikazioa ahula zen eta giza belarriarentzat eskuraezinak diren maiztasun oso baxuetan funtzionatzen zuen, beraz, alferrikakoa zen telefono edo irrati anplifikatzaile gisa. Bardeenek Purduen ekoitzitako alderantzizko tentsioarekiko erresistentea den germaniora aldatzea proposatu zuen, bere gainazalean karga gutxiago bilduko zirelakoan. Bat-batean igoera indartsua jaso zuten, baina espero zenaren kontrako norabidean. Eramaile minoritarioaren efektua aurkitu zuten: espero diren elektroien ordez, germaniotik igarotzen zen korrontea elektrolitotik zetozen zuloek anplifikatu zuten. Elektrolitoaren hariaren korronteak p motako geruza bat sortu zuen (gehiegizko karga positiboen eskualdea) n motako germanioaren gainazalean.
Ondorengo esperimentuek erakutsi zuten ez zela elektrolitorik behar batere: germanioaren gainazalean bi kontaktu-puntu hurbil jarriz, posible zen haietako batetik besterako korrontea modulatzea. Ahalik eta gehien hurbiltzeko, Brattainek urrezko paper zati bat plastikozko zati triangeluar baten inguruan bildu zuen eta, ondoren, kontu handiz moztu zuen papera amaieran. Ondoren, malguki bat erabiliz, triangelua germanioaren kontra estutu zuen, eta horren ondorioz ebakiaren bi ertzek bere gainazala ukitzen zuten 0,05 mm-ko distantziara. Honek Bell Labs-en transistore prototipoaren itxura bereizgarria eman zion:
Brattain eta Bardeen transistore prototipoa
Mathare eta Welker-en gailua bezala, printzipioz, "katuaren bibotea" klasikoa zen, bat baino bi kontaktu-punturekin. Abenduaren 16an, potentzia eta tentsioaren gorakada nabarmena sortu zuen, eta 1000 Hz-eko maiztasuna entzuteko tartean. Astebete geroago, hobekuntza txikien ostean, Bardeen eta Brattain-ek tentsioa 100 aldiz handitu zuten eta potentzia 40 aldiz, eta Bell-eko zuzendariei frogatu zieten haien gailuak entzunezko hizkera sor zezakeela. John Pierce-k, egoera solidoko garapen-taldeko beste kide batek, "transistore" terminoa sortu zuen Bell-en kobre oxidozko zuzentzailearen, varistorea, izenaren ondoren.
Hurrengo sei hilabeteetan, laborategiak isilpean gorde zuen sorkuntza berria. Zuzendaritzak ziurtatu nahi zuen transistorea komertzializatzen aurretik hasi zirela, beste inork eskua hartu aurretik. Prentsaurreko bat antolatu zen 30ko ekainaren 1948ean, Welker eta Mathareren hilezkortasun ametsak apurtzeko garaiz. Bien bitartean, erdieroaleen ikerketa taldea isilean erori zen. Bardeen eta Brattain-en lorpenen berri izan ondoren, euren buruzagia, Bill Shockley, lan egiten hasi zen bere buruarentzat meritu guztia hartzeko. Eta behaketa-funtzioa soilik jokatu zuen arren, Shockley-k publizitate berdina, gehiago ez bada ere, jaso zuen aurkezpen publikoan - kaleratutako argazki honetan ikusten den bezala, ekintzaren erdian, laborategiko banku baten ondoan:
1948ko publizitate-argazkia - Bardeen, Shockley eta Brattain
Hala ere, ospe berdina ez zen nahikoa Shockleyrentzat. Eta Bell Labs-etik kanpoko inork transistorearen berri izan baino lehen, lanpetuta zegoen bere kabuz berriro asmatzen. Eta hau izan zen halako berrasmakuntza askoren lehena.
Zer gehiago irakurri
- Robert Buderi, Mundua aldatu zuen asmakizuna (1996)
- Michael Riordan, "How Europe Missed the Transistor", IEEE Spectrum (1eko azaroaren 2005a)
- Michael Riordan eta Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "Frantziar transistorea" (1994)
Iturria: www.habr.com