Oare artikels yn 'e searje:
- Skiednis fan de estafette
- Skiednis fan elektroanyske kompjûters
- Skiednis fan de transistor
- Ynternet skiednis
De kroes fan 'e oarloch sette it poadium foar de komst fan' e transistor. Fan 1939 oant 1945 wreide de technyske kennis op it mêd fan halfgeleiders enoarm út. En dêr wie ien ienfâldige reden foar: radar. De wichtichste technology fan oarloch, foarbylden dêrfan omfetsje: detecting fan loftoanfallen, it sykjen nei ûnderseeboaten, it rjochtsjen fan nachtluchtoanfallen nei doelen, it rjochtsjen fan luchtferdigeningssystemen en marinegewearen. Yngenieurs hawwe sels leard hoe't se lytse radars yn artillery-skulpen skonje kinne, sadat se eksplodearje as se tichtby it doel fleane - . De boarne fan dizze krêftige nije militêre technology wie lykwols yn in frediger fjild: de stúdzje fan 'e boppeste sfear foar wittenskiplike doelen.
Radar
Yn 1901 stjoerde de Marconi Wireless Telegraph Company mei súkses in draadloze berjocht oer de Atlantyske Oseaan, fan Cornwall nei Nijfûnlân. Dit feit hat de moderne wittenskip yn betizing laat. As radio-útstjoeringen yn in rjochte line reizgje (sa't se moatte), soe sa'n oerdracht ûnmooglik wêze moatte. D'r is gjin direkte sichtline tusken Ingelân en Kanada dy't de ierde net krúst, dus Marconi's berjocht moast de romte yn fleane. De Amerikaanske yngenieur Arthur Kennealy en de Britske natuerkundige Oliver Heaviside stelden tagelyk en ûnôfhinklik foar dat de ferklearring foar dit ferskynsel ferbûn wurde moat mei in laach fan ionisearre gas yn 'e boppeste atmosfear, dy't by steat is om radioweagen werom te reflektearjen nei de ierde (Marconi sels leaude dat radioweagen folgje de kromming fan it ierdoerflak, lykwols, natuerkundigen stipe it net).
Tsjin de jierren 1920 hienen wittenskippers nije apparatuer ûntwikkele dy't it mooglik makke om earst it bestean fan 'e ionosfear te bewizen en dêrnei de struktuer te studearjen. Se brûkten fakuümbuizen om koartegolfradiopulsen te generearjen, rjochtingsantennes om se yn 'e sfear te stjoeren en de echo's op te nimmen, en om de resultaten te demonstrearjen. Hoe langer de echo weromfertraging, hoe fierder fuort moat de ionosfear wêze. Dizze technology waard atmosfearysk lûd neamd, en it levere de basis technyske ynfrastruktuer foar de ûntwikkeling fan radar (de term "radar", fan RAdio Detection And Ranging, ferskynde pas yn 'e 1940's yn 'e Amerikaanske marine).
It wie mar in kwestje fan tiid foardat minsken mei de juste kennis, middels en motivaasje it potinsjeel realisearre foar ierdske tapassingen fan sokke apparatuer (dus is de skiednis fan radar it tsjinoerstelde fan 'e skiednis fan 'e teleskoop, dy't earst bedoeld wie foar ierdsk gebrûk) . En de kâns op sa'n ynsjoch fergrutte doe't radio mear en mear ferspraat oer de planeet, en mear minsken opmurken ynterferinsje komme fan tichtby skippen, fleantugen en oare grutte objekten. Kennis fan boppeste atmosfear klinkende technologyen ferspraat yn de twadde (1932-1933), doe't wittenskippers in kaart fan 'e ionosfear gearstalden út ferskate Arktyske stasjons. Koart dêrnei ûntwikkele teams yn Brittanje, de FS, Dútslân, Itaalje, de USSR en oare lannen har ienfâldichste radarsystemen.
mei syn radar fan 1935
Doe barde de oarloch, en it belang fan radars foar lannen - en de middels om se te ûntwikkeljen - naam dramatysk ta. Yn 'e Feriene Steaten sammele dizze boarnen om in nije organisaasje oprjochte yn 1940 by MIT, bekend as (it waard sa spesifyk neamd om bûtenlânske spionnen te mislieden en de yndruk te meitsjen dat radioaktiviteit yn it laboratoarium bestudearre waard - doe leauden in pear minsken yn atoombommen). It Rad Lab-projekt, dat net sa ferneamd waard as it Manhattan-projekt, rekrutearre lykwols like treflike en talintfolle natuerkundigen út de hiele Feriene Steaten yn syn rigen. Fiif fan 'e earste meiwurkers fan it laboratoarium (ynklusyf и ) krige dêrnei Nobelprizen. Oan 'e ein fan 'e oarloch wurken sa'n 500 dokters fan 'e wittenskip, wittenskippers en yngenieurs yn it laboratoarium, en yn totaal wurken 4000 minsken. In heal miljoen dollar - fergelykber mei it heule ENIAC-budzjet - waard allinich bestege oan 'e Radiation Laboratory Series, in sânentweintich folume rekord fan alle kennis dy't yn' e oarloch fan it laboratoarium opdien waard (hoewol't de útjeften fan 'e Amerikaanske regearing oan radartechnology net beheind wiene oan it Rad Lab-budzjet; yn 'e oarloch kocht de regearing trije miljard dollar oan radars).
MIT Building 20, wêr't it Rad Lab siet
Ien fan 'e wichtichste gebieten fan ûndersyk fan it Rad Lab wie hege frekwinsje radar. Iere radars brûkten golflingten mjitten yn meters. Mar stralen mei hegere frekwinsje mei golflingten mjitten yn sintimeter - mikrogolven - makken mear kompakte antennes tastien en waarden minder ferspraat oer lange ôfstannen, wat gruttere foardielen tasein yn berik en krektens. Mikrogolfradars koenen passe yn 'e noas fan in fleantúch en objekten detectearje dy't de grutte fan in periskoop fan in ûnderseeboat kinne.
De earste om dit probleem op te lossen wie in team fan Britske natuerkundigen fan 'e Universiteit fan Birmingham. Yn 1940 ûntwikkele se "", dy't wurke as in elektromagnetyske "fluit", draait in willekeurige puls fan elektrisiteit yn in krêftige en krekt ôfstimd beam fan mikrogolven. Dizze mikrofoavestjoerder wie tûzen kear machtiger as syn neiste konkurrint; it pleatste it paad foar praktyske radar-stjoerders mei hege frekwinsje. Hy hie lykwols in begelieder nedich, in ûntfanger dy't hege frekwinsjes kin detectearje. En op dit punt komme wy werom nei de skiednis fan semiconductors.
Magnetron dwerstrochsneed
De twadde komst fan 'e kat syn snor
It die bliken dat fakuümbuizen hielendal net geskikt wiene foar it ûntfangen fan magnetronradarsinjalen. It gat tusken de hjitte kathode en de kâlde anode skept in kapasitânsje, wêrtroch't it circuit wegeret te wurkjen by hege frekwinsjes. De bêste technology beskikber foar hege frekwinsje radar wie de âlderwetske ""- in lyts stikje tried yndrukt tsjin in semiconductor kristal. Ferskate minsken hawwe dit selsstannich ûntdutsen, mar it tichtste by ús ferhaal is wat der barde yn New Jersey.
Yn 1938 sleat Bell Labs in kontrakt mei de marine om in fjoerkontrôleradar te ûntwikkeljen yn it berik fan 40 sm - folle koarter, en dus heger yn frekwinsje, as besteande radars yn it pre-resonante magnetrontiidrek. It wichtichste ûndersykswurk gie nei in ôfdieling fan laboratoaria yn Holmdel, súdlik fan Staten Island. It duorre net lang foar de ûndersikers om út te finen wat se nedich soene foar in hege-frekwinsje ûntfanger, en al gau yngenieur George Southworth skuorre radio winkels yn Manhattan foar âlde cat-whisker detectors. Lykas ferwachte wurke it folle better as de lampdetektor, mar it wie ynstabyl. Dat Southworth socht in elektrochemist mei de namme Russell Ohl en frege him om te besykjen om de unifoarmens fan 'e reaksje fan in ienpuntskristaldetektor te ferbetterjen.
Ol wie in nochal eigenaardich persoan, dy't beskôge de ûntwikkeling fan technology as syn bestimming, en praat oer periodike ynsjoggen mei fizioenen fan 'e takomst. Bygelyks, hy stelde dat hy werom yn 1939 wist oer de takomstige útfining fan in silisiumfersterker, mar dat it lot foar in oare persoan bestimd wie om it út te finen. Nei it bestudearjen fan tsientallen opsjes, hy fêstige op silisium as de bêste stof foar Southworth ûntfangers. It probleem wie de mooglikheid om de ynhâld fan it materiaal te kontrolearjen om syn elektryske eigenskippen te kontrolearjen. Yn dy tiid wiene yndustriële silisiumblokken wiidferspraat, se waarden brûkt yn stielmûnen, mar by sa'n produksje hie gjinien lêst fan bygelyks de ynhâld fan 1% fosfor yn silisium. Troch de help fan in pear metallurgen yn te roppen, sette Ol út om folle skjinnere blanken te krijen as earder mooglik west hie.
Wylst se wurken, ûntdutsen se dat guon fan har kristallen de stroom yn ien rjochting rjochtsje, wylst oaren de stroom yn 'e oare rjochtsje. Se neamden se "n-type" en "p-type". Fierdere analyze die bliken dat ferskate soarten ûnreinheden ferantwurdlik wiene foar dizze soarten. Silisium is yn 'e fjirde kolom fan it periodyk systeem, wat betsjuttet dat it fjouwer elektroanen yn' e bûtenste shell hat. Yn in blank fan suver silisium soe elk fan dizze elektroanen kombinearje mei in buorman. Unreinheden út 'e tredde kolom, sizze boron, dy't ien minder elektron hat, makke in "gat", ekstra romte foar aktuele beweging yn it kristal. It resultaat wie in p-type semiconductor (mei in oerskot oan positive ladingen). Eleminten út 'e fyfde kolom, lykas fosfor, levere ekstra frije elektroanen om stroom te dragen, en in n-type semiconductor waard krigen.
Crystal struktuer fan silisium
Al dit ûndersyk wie tige nijsgjirrich, mar yn 1940 wiene Southworth en Ohl net tichter by it meitsjen fan in wurkjend prototype fan in hege frekwinsje radar. Tagelyk easke de Britske regearing direkte praktyske resultaten fanwege de dreigende bedriging fan 'e Luftwaffe, dy't al klearebare mikrogolfdetektors makke hie dy't yn tandem mei magnetron-stjoerders wurkje.
It lykwicht fan technologyske foarútgong sil lykwols gau nei de westlike kant fan 'e Atlantyske Oseaan tippe. Churchill besleat om alle technyske geheimen fan Brittanje oan 'e Amerikanen te iepenbierjen foardat hy eins de oarloch yngie (om't er oannommen hie dat dit dochs barre soe). Hy leaude dat it it risiko fan ynformaasjelekkage wurdich wie, om't dan alle yndustriële mooglikheden fan 'e Feriene Steaten soene wurde smiten yn it oplossen fan problemen lykas atoomwapens en radars. British Science and Technology Mission (better bekend as ) kaam yn septimber 1940 yn Washington oan en brocht yn har bagaazje in kado yn 'e foarm fan technologyske wûnders.
De ûntdekking fan 'e ongelooflijke krêft fan' e resonânsjefelmagnetron en de effektiviteit fan Britske kristaldetektors by it ûntfangen fan har sinjaal revitalisearre Amerikaansk ûndersyk nei healgelearders as de basis fan hege frekwinsje radar. Der wie in soad wurk te dwaan, benammen yn materiaalwittenskip. Om oan de fraach te foldwaan, moasten semiconductor-kristallen "in de miljoenen produsearre wurde, folle mear dan earder mooglik wie. It wie nedich om rektifikaasje te ferbetterjen, skokgefoelichheid en ynbranden te ferminderjen, en fariaasje tusken ferskate batches fan kristallen te minimalisearjen.
Silicon Point Contact Rectifier
It Rad Lab hat nije ûndersyksôfdielingen iepene om de eigenskippen fan semiconductor-kristallen te studearjen en hoe't se kinne wurde wizige om weardefolle ûntfanger-eigenskippen te maksimalisearjen. De meast tasizzende materialen wiene silisium en germanium, dus it Rad Lab besleat it feilich te spyljen en lansearre parallelle programma's om beide te studearjen: silisium oan 'e Universiteit fan Pennsylvania en germanium by Purdue. Yndustrygiganten lykas Bell, Westinghouse, Du Pont en Sylvania begon har eigen semiconductor-ûndersyksprogramma's en begon te ûntwikkeljen fan nije produksjefoarsjenningen foar kristaldetektors.
Troch mienskiplike ynspanningen waard de suverens fan silisium- en germaniumkristallen ferhege fan 99% oan it begjin nei 99,999% - dat is, nei ien ûnreinheidsdieltsje per 100 atomen. Yn it proses waard in kader fan wittenskippers en yngenieurs nau yn 'e kunde kaam mei de abstrakte eigenskippen fan germanium en silisium en tapaste technologyen om har te kontrolearjen: smelten, groeie kristallen, tafoegjen fan de nedige ûnreinheden (lykas boron, dy't de konduktiviteit fergrutte).
En doe einige de oarloch. De fraach nei radar ferdwûn, mar de kennis en feardichheden opdien yn 'e oarloch bleaunen, en de dream fan in solid-state fersterker waard net fergetten. No wie de race om sa'n fersterker te meitsjen. En op syn minst trije teams wiene yn in goede posysje om dizze priis te winnen.
West Lafayette
De earste wie in groep fan Purdue University ûnder lieding fan in Eastenryksk berne natuerkundige neamd Carl Lark-Horowitz. Hy brocht op eigen hannen de fysika-ôfdieling fan 'e universiteit út 'e ûndúdlikens troch syn talint en ynfloed en beynfloede it beslút fan it Rad Lab om syn laboratoarium mei germaniumûndersyk ta te fertrouwen.
Carl Lark-Horowitz yn 1947, sintrum, holding in piip
Tsjin 'e iere 1940's waard silisium beskôge as it bêste materiaal foar radar-lykrjochters, mar it materiaal krekt ûnder it op it periodyk systeem like ek wurdich foar fierdere stúdzje. Germanium hie in praktysk foardiel troch syn legere smeltpunt, dat it makliker makke om mei te wurkjen: sa'n 940 graden, yn ferliking mei 1400 graden foar silisium (hast itselde as stiel). Troch it hege rylpunt wie it ekstreem lestich om in blank te meitsjen dy't net yn it smelte silisium lekke soe, it fersmoarge.
Dêrom, Lark-Horowitz en syn kollega's trochbrocht de hiele oarloch bestudearjen fan de gemyske, elektryske en fysike eigenskippen fan germanium. It wichtichste obstakel wie "reverse voltage": germanium-likerjochters, op tige lege spanning, stopten mei it rjochtsjen fan 'e stroom en lieten it yn' e tsjinoerstelde rjochting streame. De omkearde hjoeddeistige puls ferbaarnde de oerbleaune komponinten fan 'e radar. Ien fan Lark-Horowitz's ôfstudearre studinten, Seymour Benzer, studearre dit probleem foar mear as in jier, en úteinlik ûntwikkele in tin-basearre additief dat stoppe reverse pulses op spanningen fan maksimaal hûnderten volts. Koart dêrnei begon Western Electric, de produksjedivyzje fan Bell Labs, Benzer-lykrjochters út te jaan foar militêr gebrûk.
De stúdzje fan germanium by Purdue gie nei de oarloch troch. Yn juny 1947 rapportearre Benzer, al in heechlearaar, in ûngewoane anomaly: yn guon eksperiminten ferskynden heechfrekwinsje oscillaasjes yn germaniumkristallen. En syn kollega Ralph Bray bleau te studearjen "volumetrysk ferset" op in projekt begûn yn 'e oarloch. Volumeresistinsje beskreau hoe't elektrisiteit yn it germaniumkristal streamt by it kontaktpunt fan 'e gelykrjochter. Bray fûn dat heechspanningspulsen de wjerstân fan n-type germanium tsjin dizze streamingen signifikant fermindere. Sûnder it te witten wie er tsjûge fan it saneamde. "minderheid" ladingdragers. Yn n-type semiconductors, de oerstallige negative lading tsjinnet as de mearderheid lading drager, mar positive "gaten" kinne ek drage strom, en yn dit gefal, de heechspanningspulses makke gatten yn de germanium struktuer, wêrtroch minderheid lading dragers te ferskinen .
Bray en Benzer kamen ferrassend ticht by de germanium-fersterker sûnder it te realisearjen. Benzer fong Walter Brattain, in Bell Labs-wittenskipper, op in konferinsje yn jannewaris 1948 om volumetryske slepen mei him te besprekken. Hy suggerearre dat Brattain in oare puntkontakt pleatst neist de earste dy't stroom koe liede, en dan kinne se miskien begripe wat der ûnder it oerflak bart. Brattain gie rêstich yn mei dit foarstel en gie fuort. Sa't wy sjen sille, wist er mar al te goed wat sa'n eksperimint útbringe koe.
Oney-sous-Bois
De Purdue-groep hie sawol de technology as de teoretyske basis om de sprong nei de transistor te meitsjen. Mar se koenen der allinnich by tafallich op stroffelje. Se wiene ynteressearre yn 'e fysike eigenskippen fan it materiaal, en net yn it sykjen nei in nij type apparaat. In hiel oare situaasje hearske yn Aunes-sous-Bois (Frankryk), dêr't twa eardere radarûndersikers út Dútslân, Heinrich Welker en Herbert Mathare, in team liede waans doel wie om yndustriële semiconductor-apparaten te meitsjen.
Welker studearre earst en joech dêrnei natuerkunde oan de Universiteit fan München, ûnder lieding fan de ferneamde teoretikus Arnold Sommerfeld. Sûnt 1940 ferliet er in suver teoretysk paad en begûn te wurkjen oan in radar foar de Luftwaffe. Mathare (fan Belgyske komôf) groeide op yn Aken, dêr't er natuerkunde studearre. Hy kaam yn 1939 by de ûndersyksôfdieling fan de Dútske radiogigant Telefunken. Yn 'e oarloch ferhuze er syn wurk fan Berlyn eastlik nei de abdij yn Sileezje om Alliearde loftoanfallen foar te kommen, en dêrnei werom nei it westen om it oprukkende Reade Leger te foarkommen, dat úteinlik yn hannen fan it Amerikaanske leger foel.
Lykas harren rivalen yn 'e Anti-Hitler Koalysje, wisten de Dútsers yn' e iere 1940's dat kristaldetektors ideale ûntfangers wiene foar radar, en dat silisium en germanium de meast kânsrike materialen wiene foar har skepping. Mathare en Welker besochten yn 'e oarloch it effisjinte brûken fan dizze materialen yn lykrjochters te ferbetterjen. Nei de oarloch waarden beide periodyk ûnderfrege oangeande harren militêr wurk, en krigen úteinlik yn 1946 in útnoeging fan in Frânske ynljochtingsoffisier nei Parys.
Compagnie des Freins & Signaux ("bedriuw fan remmen en sinjalen"), in Frânske ôfdieling fan Westinghouse, krige in kontrakt fan 'e Frânske telefoanyske autoriteit om fêste-state-lykrjochters te meitsjen en socht Dútske wittenskippers om har te helpen. Sa'n alliânsje fan resinte fijannen kin lykje frjemd, mar dizze regeling blykte te wêzen hiel geunstich foar beide kanten. De Frânsen, ferslein yn 1940, hiene gjin fermogen om kennis op te heljen op it mêd fan healgelearden, en se hiene de feardichheden fan de Dútsers wanhopich nedich. De Dútsers koenen net útfiere ûntwikkeling yn gjin hege-tech fjilden yn in beset en oarloch-ferskuord lân, dus se sprongen op 'e kâns om fierder te wurkjen.
Welker en Mathare sette har haadkertier yn in hûs mei twa boulagen yn 'e foarstêd fan Parys Aunes-sous-Bois, en mei help fan in team fan technici lansearren se mei súkses germanium-lykrjochters oan 'e ein fan 1947. Doe kearden se har ta serieuzer prizen: Welker werom nei syn belangstelling foar superconductors, en Mathare oan fersterkers.
Herbert Mathare yn 1950
Tidens de oarloch eksperimintearre Mathare mei twa-punt kontakt gelykrichters - "duodeodes" - yn in besykjen om te ferminderjen circuit lûd. Hy sette syn eksperiminten op 'e nij en ûntduts al gau dat de snorhark fan in twadde kat, dy't 1/100 miljoenste fan in meter fan 'e earste leit, soms de stroom dy't troch de earste snorhark streamt moduleare koe. Hy makke in solid state fersterker, al is it nochal nutteloos. Om mear betroubere prestaasjes te berikken ried er him ta Welker, dy't yn de oarloch wiidweidige ûnderfining opdien hie yn it wurkjen mei germaniumkristallen. Welker's team groeide grutter, suverere samples fan germaniumkristallen, en doe't de kwaliteit fan it materiaal ferbettere, waarden Mathare-puntkontaktfersterkers yn juny 1948 betrouber.
Röntgenôfbylding fan in "transistron" basearre op it Mathare-sirkwy, dat twa kontaktpunten hat mei germanium
Mathare hie sels in teoretysk model fan wat der barde: hy leaude dat it twadde kontakt gatten makke yn 'e germanium, it fersnellen fan' e stroom troch it earste kontakt, it leverjen fan minderheidsladingsdragers. Welker wie it net mei him iens, en leaude dat wat der bart ôfhinklik wie fan in soarte fan fjildeffekt. Foardat se lykwols it apparaat of teory koene útwurkje, learden se dat in groep Amerikanen seis moanne earder krekt itselde konsept ûntwikkele hie - in germanium-fersterker mei twa puntkontakten.
Murray Hill
Oan 'e ein fan' e oarloch herfoarme Mervyn Kelly de semiconductor-ûndersyksgroep fan Bell Labs ûnder lieding fan Bill Shockley. It projekt groeide, krige mear finansiering, en ferhuze fan har oarspronklike laboratoariumgebou yn Manhattan nei in útwreide kampus yn Murray Hill, New Jersey.
Murray Hill Campus, ca. 1960
Om him wer yn 'e kunde te kommen mei avansearre healgelearders (nei syn tiid yn operaasjeûndersyk yn 'e oarloch), besocht Shockley yn 'e maitiid fan 1945 Russell Ohl's Holmdel-laboratoarium. Ohl brocht de oarlochsjierren troch oan silisium en fergriemde gjin tiid. Hy liet Shockley in rûge fersterker fan syn eigen konstruksje sjen, dy't hy in "desister" neamde. Hy naam in silisium punt kontakt gelykrichter en stjoerde stroom út 'e batterij troch it. Blykber fermindere de waarmte fan 'e batterij de wjerstân oer it kontaktpunt, en feroare de likrichter yn in fersterker dy't ynkommende radiosinjalen kin ferstjoere nei in circuit dat krêftich genôch is om in sprekker oan te jaan.
It effekt wie rûch en ûnbetrouber, net geskikt foar kommersjalisaasje. It wie lykwols genôch om de miening fan Shockley te befêstigjen dat it mooglik wie om in semiconductor-fersterker te meitsjen, en dat dit in prioriteit makke wurde moat foar ûndersyk op it mêd fan solid-state elektroanika. It wie ek dizze moeting mei Ola's team dy't Shockley oertsjûge dat silisium en germanium earst moatte wurde bestudearre. Se eksposearre oantreklike elektryske eigenskippen, en Ohl syn kollega metallurgists Jack Skaff en Henry Theurer hie berikt amazing súkses yn it groeien, suverjen, en doping dizze kristallen tidens de oarloch, boppe alle technologyen beskikber foar oare semiconductor materialen. De groep fan Shockley soe gjin tiid mear fergrieme oan foaroarlochske koperokside-fersterkers.
Mei help fan Kelly begon Shockley in nij team te sammeljen. Wichtige spilers omfette Walter Brattain, dy't Shockley holp mei syn earste besykjen op in solid-state fersterker (yn 1940), en John Bardeen, in jonge natuerkundige en nije Bell Labs-meiwurker. Bardeen hie wierskynlik de meast wiidweidige kennis fan fêste steatfysika fan elk lid fan it team - syn dissertaasje beskreau de enerzjynivo's fan elektroanen yn 'e struktuer fan natriummetaal. Hy wie ek in oare protégé fan John Hasbrouck Van Vleck, lykas Atanasov en Brattain.
En lykas Atanasov fregen de dissertaasjes fan Bardeen en Shockley ekstreem komplekse berekkeningen. Se moasten de kwantummeganyske teory fan semiconductors brûke, definiearre troch Alan Wilson, om de enerzjystruktuer fan materialen te berekkenjen mei Monroe's buroblêdrekner. Troch te helpen by it meitsjen fan de transistor, droegen se yn feite by oan it rêden fan takomstige ôfstudearden fan sa'n wurk.
Shockley syn earste oanpak fan in solid-state fersterker fertroude op wat letter waard neamd "". Hy hong in metalen plaat oer in n-type semiconductor (mei in oerskot oan negative ladingen). It oanbringen fan in positive lading op 'e plaat luts oerstallige elektroanen op it oerflak fan' e kristal, it meitsjen fan in rivier fan negative ladingen wêrtroch't elektryske stroom maklik trochstreame koe. It fersterke sinjaal (fertsjintwurdige troch it ladingsnivo op 'e wafel) kin op dizze manier de haadkring modulearje (troch it oerflak fan' e semiconductor lâns). De effisjinsje fan dit skema waard suggerearre oan him troch syn teoretyske kennis fan de natuerkunde. Mar, nettsjinsteande in protte eksperiminten en eksperiminten, wurke it skema nea.
Tsjin maart 1946 hie Bardeen in goed ûntwikkele teory makke dy't de reden hjirfoar ferklearre: it oerflak fan in healgelearder op it kwantumnivo gedraacht oars as syn binnenkant. Negative ladingen lutsen nei it oerflak wurde fongen yn "oerflak steaten" en blokkearje it elektryske fjild fan it penetrearjen fan de plaat yn it materiaal. De rest fan it team fûn dizze analyze twingend, en lansearre in nij ûndersyksprogramma op trije paden:
- Bewize it bestean fan oerflak steaten.
- Studearje harren eigenskippen.
- Útfine hoe te ferslaan se en meitsje it wurk .
Nei oardel jier fan ûndersyk en eksperimintearjen makke Brattain op 17 novimber 1947 in trochbraak. Hy ûntduts dat as hy in ionfolle flüssigens, lykas wetter, pleatste tusken in wafel en in semiconductor, in elektrysk fjild fan 'e wafel soe de ioanen nei de semiconductor drukke, wêr't se ladingen neutralisearje dy't yn oerflaktestaten fêst binne. No koe hy it elektryske gedrach fan in stik silisium kontrolearje troch de lading op 'e wafel te feroarjen. Dit súkses joech Bardeen in idee foar in nije oanpak foar it meitsjen fan in fersterker: omkring it kontaktpunt fan 'e gelykrjochter mei elektrolytwetter, en brûk dan in twadde draad yn it wetter om de oerflakbetingsten te kontrolearjen, en sadwaande it konduktiviteitsnivo fan 'e wichtichste te kontrolearjen. Kontakt. Sa berikten Bardeen en Brattain de einstreek.
It idee fan Bardeen wurke, mar de fersterking wie swak en operearre op heul lege frekwinsjes dy't net tagonklik wiene foar it minsklik ear - dus it wie nutteloos as tillefoan of radiofersterker. Bardeen suggerearre om te wikseljen nei it reverse-voltage-resistinte germanium produsearre by Purdue, yn 't leauwe dat minder ladingen op har oerflak sammele soene. Ynienen krigen se in krêftige ferheging, mar yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan wat ferwachte waard. Se ûntdutsen it minderheidsdragereffekt - ynstee fan de ferwachte elektroanen, waard de stroom dy't troch germanium streamde fersterke troch gatten dy't út 'e elektrolyt komme. De stroom op 'e draad yn' e elektrolyt makke in p-type laach (in regio fan tefolle positive ladingen) op it oerflak fan it n-type germanium.
Folgjende eksperiminten lieten sjen dat der hielendal gjin elektrolyt nedich wie: gewoan troch twa kontaktpunten ticht op it germanium-oerflak te pleatsen, wie it mooglik om de stroom fan ien fan har nei de stroom op 'e oare te modulearjen. Om se sa ticht mooglik te bringen, sloech Brattain in stik gouden folie om in trijehoekich stik plestik en snijde dêrnei foarsichtich de folie oan 'e ein. Doe, mei help fan in spring, drukte hy de trijehoek tsjin it germanium, wêrtroch't de twa rânen fan 'e besuniging har oerflak op in ôfstân fan 0,05 mm oanrekke. Dit joech it transistorprototype fan Bell Labs syn ûnderskiedende uterlik:
Brattain en Bardeen transistor prototype
Lykas it apparaat fan Mathare en Welker wie it yn prinsipe in klassike "kattensharm", krekt mei twa kontaktpunten ynstee fan ien. Op 16 desimber produsearre it in signifikante ferheging fan krêft en spanning, en in frekwinsje fan 1000 Hz yn it te hearren berik. In wike letter, nei lytse ferbetterings, hiene Bardeen en Brattain de spanning mei 100 kear ferhege en macht mei 40 kear, en demonstrearren oan de direkteuren fan Bell dat har apparaat harkbere spraak koe produsearje. John Pierce, in oar lid fan it solid-state-ûntwikkelteam, betocht de term "transistor" nei de namme fan Bell's koperokside-lykrjochter, de varistor.
De kommende seis moanne hold it laboratoarium de nije skepping geheim. De direksje woe der wis fan wêze dat se in foarsprong hiene mei it kommersjalisearjen fan de transistor foardat in oar him yn hannen krige. In parsekonferinsje waard pland foar 30 juny 1948, krekt op 'e tiid om Welker en Mathare's dreamen fan ûnstjerlikens te brekken. Underwilens is de ûndersyksgroep foar semiconductor rêstich ynstoart. Nei it hearren oer de prestaasjes fan Bardeen en Brattain, begon har baas, Bill Shockley, te wurkjen om al it kredyt foar himsels te nimmen. En hoewol hy allinich in observearjende rol spile, krige Shockley gelikense, as net mear, publisiteit yn 'e publike presintaasje - lykas te sjen yn dizze frijlitten foto fan him yn' e dikke fan 'e aksje, krekt neist in laboratoarium:
Publisiteitsfoto fan 1948 - Bardeen, Shockley en Brattain
Gelikense bekendheid wie lykwols net genôch foar Shockley. En foardat immen bûten Bell Labs wist oer de transistor, wie hy dwaande om it foar syn eigen wer út te finen. En dit wie mar de earste fan in protte sokke reinventions.
Wat oars te lêzen
- Robert Buderi, The Invention That Changed the World (1996)
- Michael Riordan, "How Europe Missed the Transistor," IEEE Spectrum (1 novimber 2005)
- Michael Riordan en Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "De 'French' Transistor," (1994)
Boarne: www.habr.com