🥇 ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઇતિહાસ, ભાગ 3: પુનઃશોધિત ગુણાંક

શ્રેણીના અન્ય લેખો:

સો વર્ષોથી, એનાલોગ કૂતરો તેની ડિજિટલ પૂંછડીને હલાવી રહ્યો છે. આપણી ઇન્દ્રિયોની ક્ષમતાઓને વિસ્તૃત કરવાના પ્રયાસો - દ્રષ્ટિ, શ્રવણ અને તે પણ, એક અર્થમાં, સ્પર્શ - ઇજનેરો અને વૈજ્ઞાનિકોને ટેલિગ્રાફ, ટેલિફોન, રેડિયો અને રડાર માટે વધુ સારા ઘટકો શોધવા તરફ દોરી ગયા. તે માત્ર નસીબ દ્વારા જ હતું કે આ શોધે નવા પ્રકારનાં ડિજિટલ મશીનો બનાવવાનો માર્ગ શોધી કાઢ્યો. અને મેં આ અચલની વાર્તા કહેવાનું નક્કી કર્યું exaptation, જે દરમિયાન ટેલિકોમ્યુનિકેશન એન્જિનિયરોએ પ્રથમ ડિજિટલ કમ્પ્યુટર્સ માટે કાચો માલ પૂરો પાડ્યો હતો, અને કેટલીકવાર તે કમ્પ્યુટર્સ જાતે ડિઝાઇન અને બનાવ્યા હતા.

પરંતુ 1960 સુધીમાં, આ ફળદાયી સહયોગનો અંત આવ્યો, અને તેની સાથે મારી વાર્તા. ડિજિટલ સાધનોના ઉત્પાદકોએ હવે નવા, સુધારેલા સ્વીચો માટે ટેલિગ્રાફ, ટેલિફોન અને રેડિયોની દુનિયા તરફ જોવું પડતું નથી, કારણ કે ટ્રાંઝિસ્ટર પોતે જ સુધારાઓનો અખૂટ સ્ત્રોત પૂરો પાડે છે. વર્ષ-દર-વર્ષ તેઓ વધુ ને વધુ ઊંડા ખોદતા ગયા, હંમેશા ઝડપ વધારવા અને ખર્ચ ઘટાડવાના માર્ગો શોધતા.

જો કે, જો ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધ અટકી ગઈ હોત તો આમાંથી કંઈ ન થાત બાર્ડીન અને બ્રેટેઈનનું કામ.

ધીમી શરૂઆત

ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધની બેલ લેબ્સની જાહેરાત માટે લોકપ્રિય પ્રેસમાં થોડો ઉત્સાહ હતો. 1 જુલાઈ, 1948ના રોજ, ધ ન્યૂ યોર્ક ટાઈમ્સે તેના રેડિયો ન્યૂઝ રિપોર્ટના તળિયે ઘટનાને ત્રણ ફકરા સમર્પિત કર્યા. તદુપરાંત, આ સમાચાર અન્ય લોકો પછી દેખાયા, દેખીતી રીતે વધુ મહત્વપૂર્ણ માનવામાં આવે છે: ઉદાહરણ તરીકે, કલાક-લાંબા રેડિયો શો “વૉલ્ટ્ઝ ટાઈમ”, જે NBC પર દેખાવાનો હતો. પશ્ચાતદૃષ્ટિમાં, આપણે હસવા માંગીએ છીએ, અથવા અજાણ્યા લેખકોને ઠપકો આપવા માંગીએ છીએ - તેઓ કેવી રીતે તે ઘટનાને ઓળખવામાં નિષ્ફળ ગયા જેણે વિશ્વને ઊંધુંચત્તુ કરી દીધું?

પરંતુ પાછળની દૃષ્ટિ વિભાવનાને વિકૃત કરે છે, સંકેતોને વિસ્તૃત કરે છે જેનું મહત્વ આપણે જાણીએ છીએ તે સમયે અવાજના સમુદ્રમાં ખોવાઈ ગયા હતા. 1948 નું ટ્રાન્ઝિસ્ટર એ કોમ્પ્યુટરના ટ્રાન્ઝિસ્ટરથી ખૂબ જ અલગ હતું જેના પર તમે આ લેખ વાંચી રહ્યા છો (સિવાય કે તમે તેને છાપવાનું નક્કી કર્યું હોય). તેઓ એટલો ભિન્ન હતા કે, સમાન નામ હોવા છતાં, અને વારસાની અખંડ લાઇન તેમને જોડતી હોવા છતાં, તેઓ જુદી જુદી જાતિઓ ન હોવા છતાં, જુદી જુદી જાતિઓ ગણવી જોઈએ. તેમની પાસે વિવિધ રચનાઓ, વિવિધ રચનાઓ, વિવિધ ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંતો છે, કદમાં વિશાળ તફાવતનો ઉલ્લેખ ન કરવો. તે સતત પુનઃશોધ દ્વારા જ હતું કે બાર્ડીન અને બ્રેટેન દ્વારા બનાવવામાં આવેલ અણઘડ ઉપકરણ વિશ્વ અને આપણા જીવનને બદલી શકે છે.

વાસ્તવમાં, સિંગલ-પોઇન્ટ જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર તેના કરતાં વધુ ધ્યાન આપવાનું પાત્ર ન હતું. તેમાં વેક્યૂમ ટ્યુબમાંથી વારસામાં મળેલી અનેક ખામીઓ હતી. તે, અલબત્ત, સૌથી કોમ્પેક્ટ લેમ્પ્સ કરતાં ઘણું નાનું હતું. ગરમ ફિલામેન્ટની ગેરહાજરીનો અર્થ એ છે કે તે ઓછી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, ઓછી ઉર્જાનો વપરાશ કરે છે, બળી જતું નથી અને ઉપયોગ કરતા પહેલા તેને ગરમ કરવાની જરૂર નથી.

જો કે, સંપર્ક સપાટી પર ગંદકીનું સંચય નિષ્ફળતા તરફ દોરી ગયું અને લાંબા સમય સુધી સેવા જીવનની સંભાવનાને નકારી કાઢ્યું; તે ઘોંઘાટીયા સંકેત આપે છે; માત્ર ઓછી શક્તિઓ પર અને સાંકડી આવર્તન શ્રેણીમાં કામ કર્યું; ગરમી, ઠંડી અથવા ભેજની હાજરીમાં નિષ્ફળ; અને તે એકસરખી રીતે ઉત્પાદન કરી શકાતું નથી. સમાન લોકો દ્વારા સમાન રીતે બનાવેલા કેટલાક ટ્રાન્ઝિસ્ટરમાં ખૂબ જ અલગ ઇલેક્ટ્રિકલ લાક્ષણિકતાઓ હશે. અને આ બધું પ્રમાણભૂત દીવા કરતા આઠ ગણા ખર્ચે આવ્યું.

1952 સુધી બેલ લેબ્સ (અને અન્ય પેટન્ટ ધારકો) એ સિંગલ-પોઇન્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરને વ્યવહારુ ઉપકરણ બનવા માટે પૂરતી ઉત્પાદન સમસ્યાઓનું નિરાકરણ કર્યું હતું, અને તે પછી પણ તેઓ શ્રવણ સહાય બજારની બહાર વધુ ફેલાયેલા નહોતા, જ્યાં કિંમતની સંવેદનશીલતા પ્રમાણમાં ઓછી હતી. અને બેટરી જીવનના સંદર્ભમાં ફાયદા ગેરફાયદા કરતાં વધી ગયા છે.

જો કે, પછી ટ્રાંઝિસ્ટરને કંઈક વધુ સારી અને વધુ ઉપયોગી બનાવવા માટે પ્રથમ પ્રયાસો શરૂ થઈ ગયા હતા. તેઓ વાસ્તવમાં તે ક્ષણ કરતાં ખૂબ વહેલા શરૂ થયા જ્યારે લોકોએ તેના અસ્તિત્વ વિશે જાણ્યું.

શોકલીની મહત્વાકાંક્ષાઓ

1947 ના અંતમાં, બિલ શોકલીએ ખૂબ જ ઉત્સાહમાં શિકાગોની સફર લીધી. બાર્ડીન અને બ્રેટેઈનના તાજેતરમાં શોધાયેલા ટ્રાન્ઝિસ્ટરને કેવી રીતે હરાવી શકાય તે અંગે તેની પાસે અસ્પષ્ટ વિચારો હતા, પરંતુ હજુ સુધી તેને વિકસાવવાની તક મળી ન હતી. તેથી કામના તબક્કાઓ વચ્ચે વિરામ માણવાને બદલે, તેણે ક્રિસમસ અને નવું વર્ષ હોટેલમાં વિતાવ્યું, તેના વિચારો સાથે એક નોટબુકના લગભગ 20 પાના ભરી. તેમની વચ્ચે સેમિકન્ડક્ટર સેન્ડવીચ ધરાવતા નવા ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટેની દરખાસ્ત હતી - n-ટાઈપના બે ટુકડા વચ્ચે પી-ટાઈપ જર્મેનિયમની સ્લાઈસ.

તેની સ્લીવમાં આ પાસાથી પ્રોત્સાહિત થઈને, શોકલેએ ટ્રાન્ઝિસ્ટરની શોધ માટે તમામ શ્રેયનો દાવો કરીને, મુરે હિલ પર પાછા ફરવા માટે બાર્ડીન અને બ્રેટેનને દાવો કર્યો. શું તે તેનો ફિલ્ડ ઇફેક્ટનો વિચાર ન હતો જેણે બાર્ડીન અને બ્રેટેનને પ્રયોગશાળામાં પ્રવેશ આપ્યો? શું આનાથી પેટન્ટના તમામ અધિકારો તેને ટ્રાન્સફર કરવા જરૂરી ન બનવું જોઈએ? જો કે, શોકલીની યુક્તિ બેકફાયર થઈ ગઈ: બેલ લેબ્સના પેટન્ટ વકીલોને જાણવા મળ્યું કે અજાણ્યા શોધક, જુલિયસ એડગર લિલીએનફેલ્ડ, લગભગ 20 વર્ષ અગાઉ, 1930માં સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ ઇફેક્ટ એમ્પ્લીફાયરનું પેટન્ટ કરાવ્યું હતું. લિલીનફેલ્ડે, અલબત્ત, તે સમયે સામગ્રીની સ્થિતિને જોતાં, તેના વિચારને ક્યારેય અમલમાં મૂક્યો ન હતો, પરંતુ ઓવરલેપનું જોખમ ખૂબ જ મોટું હતું - તેનો ઉલ્લેખ કરવાનું સંપૂર્ણપણે ટાળવું વધુ સારું હતું. પેટન્ટમાં ક્ષેત્ર અસર.

તેથી, જો કે બેલ લેબ્સે શોકલીને શોધકની ક્રેડિટનો ઉદાર હિસ્સો આપ્યો હતો, તેઓએ પેટન્ટમાં માત્ર બાર્ડીન અને બ્રેટેનનું નામ આપ્યું હતું. જો કે, જે કરવામાં આવ્યું છે તે પૂર્વવત્ કરી શકાતું નથી: શોકલીની મહત્વાકાંક્ષાએ બે ગૌણ અધિકારીઓ સાથેના તેના સંબંધોને નષ્ટ કરી દીધા. બાર્ડીને ટ્રાંઝિસ્ટર પર કામ કરવાનું બંધ કર્યું અને સુપરકન્ડક્ટિવિટી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું. તેમણે 1951 માં પ્રયોગશાળાઓ છોડી દીધી. બ્રેટેન ત્યાં જ રહ્યા, પરંતુ ફરીથી શોકલી સાથે કામ કરવાનો ઇનકાર કર્યો, અને બીજા જૂથમાં સ્થાનાંતરિત થવાનો આગ્રહ કર્યો.

અન્ય લોકો સાથે કામ કરવામાં અસમર્થતાને લીધે, શોકલીએ પ્રયોગશાળાઓમાં ક્યારેય કોઈ પ્રગતિ કરી ન હતી, તેથી તે પણ ત્યાંથી ચાલ્યો ગયો. 1956 માં, તેઓ પોતાની ટ્રાન્ઝિસ્ટર કંપની, શોકલી સેમિકન્ડક્ટર શરૂ કરવા પાલો અલ્ટોમાં ઘરે પાછા ફર્યા. છોડતા પહેલા, તે તેની પત્ની જીનથી અલગ થઈ ગયો હતો જ્યારે તે ગર્ભાશયના કેન્સરમાંથી સાજા થઈ રહી હતી, અને એમી લેનિંગ સાથે સંકળાયેલી હતી, જેની સાથે તેણે ટૂંક સમયમાં લગ્ન કર્યા હતા. પરંતુ તેના કેલિફોર્નિયાના સ્વપ્નના બે ભાગમાંથી - એક નવી કંપની અને નવી પત્ની - માત્ર એક જ સાકાર થયું. 1957 માં, તેમના શ્રેષ્ઠ એન્જિનિયરો, તેમની મેનેજમેન્ટ શૈલી અને કંપનીને જે દિશામાં લઈ રહ્યા હતા તેનાથી નારાજ થઈને, તેમને નવી કંપની, ફેરચાઈલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર શોધવા માટે છોડી દીધા.

1956 માં શોકલી

તેથી શોકલીએ તેની કંપનીનો ખાલી શેલ છોડી દીધો અને સ્ટેનફોર્ડમાં ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગ વિભાગમાં નોકરી લીધી. ત્યાં તેણે તેના સાથીદારો (અને તેના સૌથી જૂના મિત્ર, ભૌતિકશાસ્ત્રી) ને વિમુખ કરવાનું ચાલુ રાખ્યું. ફ્રેડ Seitz) વંશીય અધોગતિના સિદ્ધાંતો જે તેમને રસ ધરાવતા હતા અને વંશીય સ્વચ્છતા - છેલ્લા યુદ્ધના અંતથી યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં અપ્રિય એવા વિષયો, ખાસ કરીને શૈક્ષણિક વર્તુળોમાં. તેમણે વિવાદ ઉભો કરવામાં, મીડિયાને ફટકારવામાં અને વિરોધ પ્રદર્શન કરવામાં આનંદ લીધો. 1989 માં તેમનું અવસાન થયું, તેમના બાળકો અને સાથીદારોથી વિખૂટા પડી ગયા, અને તેમની સદા સમર્પિત બીજી પત્ની, એમી દ્વારા જ મુલાકાત લીધી.

ઉદ્યોગસાહસિકતાના તેમના નબળા પ્રયાસો નિષ્ફળ ગયા હોવા છતાં, શોકલીએ ફળદાયી જમીનમાં બીજ રોપ્યું હતું. સાન ફ્રાન્સિસ્કો બે એરિયાએ ઘણી નાની ઈલેક્ટ્રોનિક્સ કંપનીઓનું ઉત્પાદન કર્યું હતું, જે યુદ્ધ દરમિયાન ફેડરલ સરકારના ભંડોળથી ફ્લશ થઈ હતી. ફેરચાઈલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર, શોકલીના આકસ્મિક સંતાનોએ ડઝનેક નવી કંપનીઓને જન્મ આપ્યો, જેમાંથી કેટલીક આજે પણ જાણીતી છે: ઇન્ટેલ અને એડવાન્સ્ડ માઈક્રો ડિવાઈસીસ (AMD). 1970 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, આ વિસ્તારને "સિલિકોન વેલી" ઉપનામ મળ્યું હતું. પરંતુ એક મિનિટ રાહ જુઓ - બાર્ડીન અને બ્રેટેને જર્મેનિયમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવ્યું. સિલિકોન ક્યાંથી આવ્યું?

2009માં અગાઉ શોકલી સેમિકન્ડક્ટર ધરાવતી ત્યજી દેવાયેલી માઉન્ટેન વ્યૂ સાઇટ આ જેવી દેખાતી હતી. આજે બિલ્ડીંગ તોડી પાડવામાં આવી છે.

સિલિકોન ક્રોસરોડ્સ તરફ

શિકાગોની એક હોટલમાં શોકલી દ્વારા શોધાયેલ નવા પ્રકારના ટ્રાન્ઝિસ્ટરનું ભાગ્ય તેના શોધક કરતાં ઘણું ખુશ હતું. તે બધા એક માણસની એકલ, શુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટર સ્ફટિકો વધવાની ઇચ્છાને આભારી છે. ગોર્ડન ટીલ, ટેક્સાસના ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી કે જેમણે તેમની ડોક્ટરેટ માટે તત્કાલીન નકામું જર્મેનિયમનો અભ્યાસ કર્યો હતો, તેમણે 30માં બેલ લેબ્સમાં નોકરી લીધી. ટ્રાન્ઝિસ્ટર વિશે જાણ્યા પછી, તેને ખાતરી થઈ ગઈ કે તેની વિશ્વસનીયતા અને શક્તિ તેને પછી ઉપયોગમાં લેવાતા પોલીક્રિસ્ટલાઈન મિશ્રણને બદલે શુદ્ધ સિંગલ ક્રિસ્ટલમાંથી બનાવીને નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકાય છે. શોકલીએ તેમના પ્રયત્નોને સંસાધનોનો વ્યય ગણીને નકારી કાઢ્યા.

જો કે, ટીલે ચાલુ રાખ્યું અને સફળતા હાંસલ કરી, મિકેનિકલ એન્જિનિયર જ્હોન લિટલની મદદથી, એક ઉપકરણ બનાવ્યું જે પીગળેલા જર્મેનિયમમાંથી નાના ક્રિસ્ટલ બીજને બહાર કાઢે છે. જેમ જેમ જર્મેનિયમ ન્યુક્લિયસની આસપાસ ઠંડુ થાય છે, તેણે તેની સ્ફટિક રચનાને વિસ્તૃત કરી, એક સતત અને લગભગ શુદ્ધ અર્ધવાહક જાળી બનાવી. 1949ની વસંતઋતુ સુધીમાં, ટીલ અને લિટલ ઓર્ડર આપવા માટે ક્રિસ્ટલ બનાવી શકતા હતા, અને પરીક્ષણોએ દર્શાવ્યું હતું કે તેઓ તેમના પોલીક્રિસ્ટલાઇન સ્પર્ધકો કરતાં ઘણા પાછળ હતા. ખાસ કરીને, તેમાં ઉમેરવામાં આવેલા નાના ટ્રાન્સપોર્ટર્સ સો માઇક્રોસેકન્ડ્સ અથવા તેનાથી પણ વધુ સમય સુધી ટકી શકે છે (અન્ય ક્રિસ્ટલ સેમ્પલમાં દસ માઇક્રોસેકંડથી વધુ નહીં).

હવે ટીલ વધુ સંસાધનો પરવડી શકે છે, અને તેની ટીમમાં વધુ લોકોની ભરતી કરી શકે છે, જેમાંથી અન્ય ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી હતા જેઓ ટેક્સાસથી બેલ લેબ્સમાં આવ્યા હતા - મોર્ગન સ્પાર્કસ. તેઓએ યોગ્ય અશુદ્ધિઓના મણકા ઉમેરીને પી-ટાઈપ અથવા એન-ટાઈપ જર્મેનિયમ બનાવવા માટે મેલ્ટને બદલવાનું શરૂ કર્યું. એક વર્ષની અંદર, તેઓએ ટેક્નોલોજીમાં એટલી હદે સુધારો કર્યો હતો કે તેઓ સીધા જ મેલ્ટમાં જર્મેનિયમ એનપીએન સેન્ડવિચ ઉગાડી શકે છે. અને તે શોકલેની આગાહી પ્રમાણે બરાબર કામ કર્યું: p-પ્રકારની સામગ્રીમાંથી વિદ્યુત સંકેત તેની આસપાસના n-પ્રકારના ટુકડાઓ સાથે જોડાયેલા બે વાહક વચ્ચેના વિદ્યુત પ્રવાહને મોડ્યુલેટ કરે છે.

બેલ લેબ્સ ખાતે વર્કબેન્ચ પર મોર્ગન સ્પાર્ક્સ અને ગોર્ડન ટીલ

આ ઉગાડવામાં આવેલ જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર તેના સિંગલ પોઈન્ટ સંપર્ક પૂર્વજને લગભગ દરેક રીતે આગળ કરે છે. ખાસ કરીને, તે વધુ ભરોસાપાત્ર અને અનુમાનિત હતું, તે ઘણો ઓછો અવાજ ઉત્પન્ન કરતું હતું (અને તેથી વધુ સંવેદનશીલ હતું), અને અત્યંત ઉર્જા કાર્યક્ષમ હતું - સામાન્ય વેક્યૂમ ટ્યુબ કરતાં મિલિયન ગણી ઓછી ઊર્જાનો વપરાશ કરતી હતી. જુલાઈ 1951માં, બેલ લેબ્સે નવી શોધની જાહેરાત કરવા માટે બીજી પ્રેસ કોન્ફરન્સ યોજી. પ્રથમ ટ્રાન્ઝિસ્ટર બજારમાં પહોંચવામાં વ્યવસ્થાપિત થાય તે પહેલાં જ, તે આવશ્યકપણે અપ્રસ્તુત બની ગયું હતું.

અને હજુ સુધી આ માત્ર શરૂઆત હતી. 1952 માં, જનરલ ઇલેક્ટ્રિક (જીઇ) એ જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવા માટેની નવી પ્રક્રિયાના વિકાસની જાહેરાત કરી, જે ફ્યુઝન પદ્ધતિ છે. તેના માળખામાં, એન-ટાઈપ જર્મેનિયમની પાતળી સ્લાઈસની બંને બાજુએ ઈન્ડિયમ (પી-ટાઈપ ડોનર)ના બે બોલ ફ્યુઝ કરવામાં આવ્યા હતા. આ પ્રક્રિયા એલોયમાં વધતા જંકશન કરતાં સરળ અને સસ્તી હતી; આવા ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઓછા પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ ફ્રીક્વન્સીઝને ટેકો આપે છે.

ઉગાડેલા અને ફ્યુઝ્ડ ટ્રાન્ઝિસ્ટર

તે પછીના વર્ષે, ગોર્ડન ટીલે તેના વતન રાજ્યમાં પાછા ફરવાનું નક્કી કર્યું અને ડલ્લાસમાં ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ (TI)માં નોકરી લીધી. કંપનીની સ્થાપના જીઓફિઝિકલ સર્વિસિસ, ઇન્ક. તરીકે કરવામાં આવી હતી અને શરૂઆતમાં તેલ સંશોધન માટે સાધનોનું ઉત્પાદન કર્યું હતું, ટીઆઈએ યુદ્ધ દરમિયાન ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ડિવિઝન ખોલ્યું હતું અને હવે તે વેસ્ટર્ન ઈલેક્ટ્રિક (બેલ લેબ્સના ઉત્પાદન વિભાગ)ના લાઇસન્સ હેઠળ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માર્કેટમાં પ્રવેશી રહી હતી.

ટીલ તેની સાથે પ્રયોગશાળાઓમાં શીખેલી નવી કુશળતા લાવ્યા: વૃદ્ધિ કરવાની ક્ષમતા અને એલોય સિલિકોન મોનોક્રિસ્ટલ્સ. જર્મેનિયમની સૌથી સ્પષ્ટ નબળાઈ તેની તાપમાન પ્રત્યેની સંવેદનશીલતા હતી. જ્યારે ગરમીના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે સ્ફટિકમાંના જર્મેનિયમ અણુઓ ઝડપથી મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન છોડે છે, અને તે વધુને વધુ વાહકમાં ફેરવાય છે. 77 °C ના તાપમાને તે ટ્રાંઝિસ્ટરની જેમ કામ કરવાનું બંધ કરી દે છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટરના વેચાણ માટેનું મુખ્ય લક્ષ્ય સૈન્ય હતું - નીચી કિંમતની સંવેદનશીલતા અને સ્થિર, વિશ્વસનીય અને કોમ્પેક્ટ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોની વિશાળ જરૂરિયાત ધરાવતા સંભવિત ગ્રાહક. જો કે, તાપમાન-સંવેદનશીલ જર્મેનિયમ ઘણા લશ્કરી કાર્યક્રમોમાં, ખાસ કરીને એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં ઉપયોગી થશે નહીં.

સિલિકોન વધુ સ્થિર હતું, પરંતુ સ્ટીલની તુલનામાં ઘણા ઊંચા ગલનબિંદુની કિંમતે આવ્યું હતું. ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવા માટે ખૂબ જ શુદ્ધ સ્ફટિકોની આવશ્યકતા હતી તે જોતાં આનાથી ભારે મુશ્કેલીઓ ઊભી થઈ. ગરમ પીગળેલું સિલિકોન જે પણ ક્રુસિબલમાં હોય તેમાંથી દૂષકોને શોષી લેશે. ટીલ અને TI ખાતેની તેમની ટીમ ડ્યુપોન્ટના અતિ-શુદ્ધ સિલિકોન નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરીને આ પડકારોને દૂર કરવામાં સક્ષમ હતા. મે 1954માં, ડેટોન, ઓહિયોમાં ઈન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ રેડિયો એન્જિનિયરિંગ કોન્ફરન્સમાં, ટીલે દર્શાવ્યું હતું કે તેમની પ્રયોગશાળામાં ઉત્પાદિત નવા સિલિકોન ઉપકરણો ગરમ તેલમાં ડૂબી જાય ત્યારે પણ કામ કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

સફળ શરૂઆત

છેવટે, ટ્રાંઝિસ્ટરની પ્રથમ શોધ થયાના લગભગ સાત વર્ષ પછી, તે તે સામગ્રીમાંથી બનાવી શકાય છે જેની સાથે તે સમાનાર્થી બની ગયું હતું. અને આપણા માઇક્રોપ્રોસેસર અને મેમરી ચિપ્સમાં વપરાતા આકારને લગભગ મળતા આવતા ટ્રાન્ઝિસ્ટરના દેખાવ પહેલા લગભગ એટલો જ સમય પસાર થશે.

1955 માં, બેલ લેબ્સના વૈજ્ઞાનિકોએ સફળતાપૂર્વક નવી ડોપિંગ ટેક્નોલોજી સાથે સિલિકોન ટ્રાન્ઝિસ્ટર બનાવવાનું શીખ્યા - પ્રવાહી પીગળવામાં અશુદ્ધિઓના ઘન દડા ઉમેરવાને બદલે, તેઓએ સેમિકન્ડક્ટરની નક્કર સપાટીમાં વાયુયુક્ત ઉમેરણો દાખલ કર્યા (થર્મલ પ્રસરણ). તાપમાન, દબાણ અને પ્રક્રિયાના સમયગાળાને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરીને, તેઓએ ડોપિંગની આવશ્યક ઊંડાઈ અને ડિગ્રી પ્રાપ્ત કરી. મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયા પર વધુ નિયંત્રણને લીધે અંતિમ ઉત્પાદનના વિદ્યુત ગુણધર્મો પર વધુ નિયંત્રણ આપવામાં આવ્યું છે. વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, થર્મલ પ્રસરણને કારણે ઉત્પાદનને બેચમાં ઉત્પન્ન કરવાનું શક્ય બન્યું-તમે સિલિકોનના મોટા સ્લેબને ડોપ કરી શકો છો અને પછી તેને ટ્રાંઝિસ્ટરમાં કાપી શકો છો. સૈન્યએ બેલ લેબોરેટરીઝ માટે ભંડોળ પૂરું પાડ્યું હતું કારણ કે ઉત્પાદનની સ્થાપના માટે ઉચ્ચ અપફ્રન્ટ ખર્ચની જરૂર હતી. તેમને અતિ-ઉચ્ચ આવર્તન પ્રારંભિક ચેતવણી રડાર લિંક માટે નવા ઉત્પાદનની જરૂર છે (“ઝાકળની રેખાઓ"), ઉત્તર ધ્રુવ પરથી ઉડતા સોવિયેત બોમ્બર્સને શોધવા માટે રચાયેલ આર્ક્ટિક રડાર સ્ટેશનોની સાંકળ, અને તેઓ ટ્રાન્ઝિસ્ટર દીઠ $100 ખર્ચવા તૈયાર હતા (આ એ દિવસો હતા જ્યારે $2000માં નવી કાર ખરીદી શકાતી હતી).

સાથે એલોયિંગ ફોટોલિથોગ્રાફી, જે અશુદ્ધિઓના સ્થાનને નિયંત્રિત કરે છે, સમગ્ર સર્કિટને સંપૂર્ણપણે એક સેમિકન્ડક્ટર સબસ્ટ્રેટ પર કોતરવાની શક્યતા ખોલી છે - આ એક સાથે 1959 માં ફેરચાઇલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર અને ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ દ્વારા વિચારવામાં આવ્યું હતું.પ્લાનર ટેકનોલોજી"ફેરચાઇલ્ડ દ્વારા ટ્રાન્ઝિસ્ટરના વિદ્યુત સંપર્કોને જોડતી ધાતુની ફિલ્મોના રાસાયણિક જુબાનીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. તેણે મેન્યુઅલ વાયરિંગ બનાવવાની જરૂરિયાતને દૂર કરી, ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઘટાડો કર્યો અને વિશ્વસનીયતામાં વધારો કર્યો.

છેલ્લે, 1960 માં, બેલ લેબ્સના બે એન્જિનિયરો (જ્હોન અટાલા અને ડેવોન કાહ્ન) એ ફીલ્ડ-ઈફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર માટે શોકલીની મૂળ કલ્પનાને અમલમાં મૂકી. સેમિકન્ડક્ટરની સપાટી પર ઓક્સાઈડનું પાતળું પડ સપાટીની સ્થિતિઓને અસરકારક રીતે દબાવવામાં સક્ષમ હતું, જેના કારણે એલ્યુમિનિયમ ગેટમાંથી ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સિલિકોનમાં ઘૂસી જાય છે. આમ MOSFET [મેટલ-ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ફીલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર] (અથવા મેટલ-ઓક્સાઇડ-સેમિકન્ડક્ટરમાંથી MOS માળખું) નો જન્મ થયો હતો, જે લઘુચિત્ર બનાવવા માટે ખૂબ જ સરળ હતું, અને જેનો ઉપયોગ લગભગ તમામ આધુનિક કમ્પ્યુટર્સમાં થાય છે (રસપ્રદ રીતે). , અટાલા ઇજિપ્તથી આવ્યા હતા, અને કાંગ દક્ષિણ કોરિયાથી છે, અને વ્યવહારિક રીતે આપણા સમગ્ર ઇતિહાસમાંથી ફક્ત આ બે એન્જિનિયરો યુરોપિયન મૂળ ધરાવતા નથી).

છેવટે, પ્રથમ ટ્રાંઝિસ્ટરની શોધના તેર વર્ષ પછી, તમારા કમ્પ્યુટરમાં ટ્રાન્ઝિસ્ટર જેવું કંઈક દેખાયું. તેનું ઉત્પાદન કરવું સહેલું હતું અને જંકશન ટ્રાન્ઝિસ્ટર કરતાં ઓછી શક્તિનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, પરંતુ સિગ્નલોનો પ્રતિસાદ આપવામાં તે એકદમ ધીમું હતું. એક જ ચિપ પર સ્થિત સેંકડો અથવા હજારો ઘટકો સાથે, મોટા પાયે સંકલિત સર્કિટના પ્રસાર સાથે જ, ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના ફાયદાઓ સામે આવ્યા.

ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાંઝિસ્ટર પેટન્ટમાંથી ચિત્ર

ટ્રાન્ઝિસ્ટરના વિકાસમાં બેલ લેબ્સનું છેલ્લું મોટું યોગદાન ફિલ્ડ ઇફેક્ટ હતું. મુખ્ય ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદકો જેમ કે બેલ લેબોરેટરીઝ (તેમની વેસ્ટર્ન ઇલેક્ટ્રિક સાથે), જનરલ ઇલેક્ટ્રિક, સિલ્વેનિયા અને વેસ્ટિંગહાઉસે સેમિકન્ડક્ટર સંશોધનનો પ્રભાવશાળી જથ્થો એકત્રિત કર્યો છે. 1952 થી 1965 સુધી, એકલા બેલ લેબોરેટરીઝે આ વિષય પર બેસો કરતાં વધુ પેટન્ટ રજીસ્ટર કર્યા. છતાં વ્યાપારી બજાર ઝડપથી નવા ખેલાડીઓ જેમ કે ટેક્સાસ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ્સ, ટ્રાન્ઝિટ્રોન અને ફેરચાઇલ્ડના હાથમાં આવી ગયું.

પ્રારંભિક ટ્રાન્ઝિસ્ટર બજાર મુખ્ય ખેલાડીઓનું ધ્યાન આકર્ષિત કરવા માટે ખૂબ નાનું હતું: 18 ના દાયકાના મધ્યમાં $1950 બિલિયનના કુલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બજારની સરખામણીમાં લગભગ $2 મિલિયન પ્રતિ વર્ષ. જો કે, આ જાયન્ટ્સની સંશોધન પ્રયોગશાળાઓએ અજાણતા તાલીમ શિબિરો તરીકે સેવા આપી હતી. જ્યાં યુવા વૈજ્ઞાનિકો નાની કંપનીઓને તેમની સેવાઓ વેચવા માટે આગળ વધતા પહેલા સેમિકન્ડક્ટર જ્ઞાનને ગ્રહણ કરી શકે છે. 1960 ના દાયકાના મધ્યમાં જ્યારે ટ્યુબ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ બજાર ગંભીર રીતે સંકોચવાનું શરૂ થયું, ત્યારે બેલ લેબ્સ, વેસ્ટિંગહાઉસ અને બાકીના લોકો માટે અપસ્ટાર્ટ્સ સાથે સ્પર્ધા કરવામાં ઘણું મોડું થઈ ગયું હતું.

ટ્રાંઝિસ્ટરમાં કમ્પ્યુટરનું સંક્રમણ

1950 ના દાયકામાં, ટ્રાંઝિસ્ટરોએ ચાર મુખ્ય ક્ષેત્રોમાં ઇલેક્ટ્રોનિક્સ વિશ્વ પર આક્રમણ કર્યું. પ્રથમ બે શ્રવણ સાધનો અને પોર્ટેબલ રેડિયો હતા, જ્યાં ઓછા પાવર વપરાશ અને પરિણામે લાંબી બેટરી જીવન અન્ય બાબતોને ઓવરરોડ કરે છે. ત્રીજો લશ્કરી ઉપયોગ હતો. યુએસ આર્મીને વિશ્વસનીય, કોમ્પેક્ટ ઘટકો તરીકે ટ્રાન્ઝિસ્ટરની મોટી આશા હતી જેનો ઉપયોગ ફીલ્ડ રેડિયોથી લઈને બેલિસ્ટિક મિસાઈલ સુધીની દરેક વસ્તુમાં થઈ શકે છે. જો કે, શરૂઆતના દિવસોમાં, ટ્રાન્ઝિસ્ટર પરનો તેમનો ખર્ચ તેમના તત્કાલીન મૂલ્યની પુષ્ટિ કરતાં ટેક્નોલોજીના ભવિષ્ય પર શરત સમાન લાગતો હતો. અને છેલ્લે, ડિજિટલ કમ્પ્યુટિંગ પણ હતું.

કોમ્પ્યુટર ક્ષેત્રમાં, વેક્યૂમ ટ્યુબ સ્વીચોની ખામીઓ જાણીતી હતી, યુદ્ધ પહેલા કેટલાક સંશયવાદીઓ એવું પણ માનતા હતા કે ઇલેક્ટ્રોનિક કમ્પ્યુટરને વ્યવહારુ ઉપકરણ બનાવી શકાતું નથી. જ્યારે એક ઉપકરણમાં હજારો દીવાઓ એકત્રિત કરવામાં આવ્યા હતા, ત્યારે તેઓ વીજળી ઉઠાવી ગયા હતા, પ્રચંડ માત્રામાં ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, અને વિશ્વસનીયતાના સંદર્ભમાં, વ્યક્તિ ફક્ત તેમના નિયમિત બર્નઆઉટ પર આધાર રાખી શકે છે. તેથી, ઓછી શક્તિ, ઠંડી અને થ્રેડલેસ ટ્રાંઝિસ્ટર કમ્પ્યુટર ઉત્પાદકોના તારણહાર બન્યા. એમ્પ્લીફાયર તરીકે તેના ગેરફાયદા (ઉદાહરણ તરીકે ઘોંઘાટીયા આઉટપુટ) સ્વીચ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી વખતે આવી સમસ્યા ન હતી. એકમાત્ર અવરોધ ખર્ચ હતો, અને સમય જતાં તે ઝડપથી ઘટવાનું શરૂ કરશે.

ટ્રાન્ઝિસ્ટોરાઇઝ્ડ કોમ્પ્યુટરો સાથેના તમામ પ્રારંભિક અમેરિકન પ્રયોગો આશાસ્પદ નવી ટેક્નોલોજીની સંભાવનાને શોધવાની સૈન્યની ઇચ્છા અને સુધારેલા સ્વીચો પર જવાની ઇજનેરોની ઇચ્છાના આંતરછેદ પર થયા હતા.

બેલ લેબ્સે 1954માં યુ.એસ. એરફોર્સ માટે TRADIC નું નિર્માણ કર્યું હતું કે શું ટ્રાન્ઝિસ્ટર એ બોમ્બર પર ડિજીટલ કોમ્પ્યુટરને સ્થાપિત કરવા સક્ષમ બનાવે છે, એનાલોગ નેવિગેશનને બદલીને અને લક્ષ્યો શોધવામાં મદદ કરે છે. MIT લિંકન લેબોરેટરીએ 0માં વ્યાપક હવાઈ સંરક્ષણ પ્રોજેક્ટના ભાગ રૂપે TX-1956 કોમ્પ્યુટર વિકસાવ્યું હતું. મશીને સપાટીના અવરોધ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના અન્ય પ્રકારનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જે હાઈ-સ્પીડ કમ્પ્યુટિંગ માટે યોગ્ય છે. ફિલકોએ તેનું સોલો કોમ્પ્યુટર નૌકાદળ સાથેના કરાર હેઠળ બનાવ્યું હતું (પરંતુ વાસ્તવમાં એનએસએની વિનંતી પર), તેને 1958માં સમાપ્ત કર્યું (સપાટી અવરોધ ટ્રાન્ઝિસ્ટરના અન્ય પ્રકારનો ઉપયોગ કરીને).

પશ્ચિમ યુરોપમાં, શીત યુદ્ધ દરમિયાન ઓછા સંસાધનોથી સંપન્ન, વાર્તા ખૂબ જ અલગ હતી. માન્ચેસ્ટર ટ્રાંઝિસ્ટર કમ્પ્યુટર જેવી મશીનો, હાર્વેલ CADET (બીજું નામ ENIAC પ્રોજેક્ટ દ્વારા પ્રેરિત, અને પાછળની તરફ જોડણી), અને ઑસ્ટ્રિયન Mailüfterl સાઈડ પ્રોજેક્ટ્સ હતા જેમાં તેમના નિર્માતાઓ એકસાથે સ્ક્રેપ કરી શકે તેવા સંસાધનોનો ઉપયોગ કરે છે - જેમાં પ્રથમ પેઢીના સિંગલ-પોઈન્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો સમાવેશ થાય છે.

ટ્રાંઝિસ્ટરનો ઉપયોગ કરનાર પ્રથમ કોમ્પ્યુટરના શીર્ષક પર ઘણો વિવાદ છે. અલબત્ત, “પ્રથમ,” “ટ્રાન્ઝિસ્ટર” અને “કમ્પ્યુટર” જેવા શબ્દો માટે યોગ્ય વ્યાખ્યાઓ પસંદ કરવા માટે તે બધું નીચે આવે છે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, આપણે જાણીએ છીએ કે વાર્તા ક્યાં સમાપ્ત થાય છે. ટ્રાન્ઝિસ્ટોરાઇઝ્ડ કમ્પ્યુટર્સનું વ્યાપારીકરણ લગભગ તરત જ શરૂ થયું. વર્ષ-વર્ષે, સમાન કિંમતના કમ્પ્યુટર્સ વધુને વધુ શક્તિશાળી બનતા ગયા, અને સમાન શક્તિના કમ્પ્યુટર્સ સસ્તા થતા ગયા, અને આ પ્રક્રિયા એટલી અયોગ્ય લાગતી હતી કે તે ગુરુત્વાકર્ષણ અને ઊર્જાના સંરક્ષણની બાજુમાં, કાયદાના દરજ્જા પર ઉન્નત થઈ ગઈ હતી. શું આપણે દલીલ કરવાની જરૂર છે કે કયો કાંકરો પ્રથમ તૂટી પડ્યો હતો?

મૂરનો કાયદો ક્યાંથી આવે છે?

જેમ જેમ આપણે સ્વીચની વાર્તાના અંત સુધી પહોંચીએ છીએ, તે પૂછવા યોગ્ય છે: આ પતનનું કારણ શું છે? શા માટે મૂરનો કાયદો અસ્તિત્વમાં છે (અથવા અસ્તિત્વમાં છે - અમે તેના વિશે બીજી વખત દલીલ કરીશું)? એરોપ્લેન અથવા વેક્યુમ ક્લીનર્સ માટે મૂરનો કોઈ કાયદો નથી, જેમ વેક્યુમ ટ્યુબ અથવા રિલે માટે કોઈ નથી.

જવાબમાં બે ભાગો છે:

આર્ટિફેક્ટ શ્રેણી તરીકે સ્વિચના તાર્કિક ગુણધર્મો.
ટ્રાંઝિસ્ટર બનાવવા માટે કેવળ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા.

પ્રથમ, સ્વીચના સાર વિશે. મોટાભાગની કલાકૃતિઓના ગુણધર્મોએ અક્ષમ્ય ભૌતિક અવરોધોની વિશાળ શ્રેણીને સંતોષવી જોઈએ. પેસેન્જર એરક્રાફ્ટને ઘણા લોકોના સંયુક્ત વજનને ટેકો આપવો જોઈએ. વેક્યૂમ ક્લીનર ચોક્કસ ભૌતિક વિસ્તારમાંથી ચોક્કસ સમયે ચોક્કસ માત્રામાં ગંદકીને ચૂસવામાં સક્ષમ હોવું જોઈએ. એરોપ્લેન અને વેક્યૂમ ક્લીનર્સ નકામી હશે જો નેનોસ્કેલ સુધી ઘટાડવામાં આવે.

એક સ્વિચ, એક સ્વચાલિત સ્વીચ કે જેને ક્યારેય માનવ હાથે સ્પર્શ કર્યો નથી, તેની શારીરિક મર્યાદાઓ ઘણી ઓછી છે. તેની પાસે બે અલગ-અલગ રાજ્યો હોવા જોઈએ, અને જ્યારે તેમની સ્થિતિ બદલાય છે ત્યારે તે અન્ય સમાન સ્વીચો સાથે વાતચીત કરવા સક્ષમ હોવા જોઈએ. એટલે કે, તે ચાલુ અને બંધ કરવા માટે સક્ષમ હોવું જોઈએ. ટ્રાન્ઝિસ્ટર વિશે શું ખાસ છે? શા માટે અન્ય પ્રકારના ડિજિટલ સ્વીચોએ આવા ઘાતાંકીય સુધારાઓનો અનુભવ કર્યો નથી?

અહીં આપણે બીજી હકીકત પર આવીએ છીએ. યાંત્રિક હસ્તક્ષેપ વિના રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ કરીને ટ્રાંઝિસ્ટર બનાવી શકાય છે. શરૂઆતથી જ, ટ્રાન્ઝિસ્ટર ઉત્પાદનનું મુખ્ય તત્વ રાસાયણિક અશુદ્ધિઓનો ઉપયોગ હતો. પછી પ્લાનર પ્રક્રિયા આવી, જેણે ઉત્પાદનમાંથી છેલ્લું યાંત્રિક પગલું દૂર કર્યું - વાયરને જોડવાનું. પરિણામે, તેણે લઘુચિત્રીકરણ પરની છેલ્લી શારીરિક મર્યાદામાંથી છૂટકારો મેળવ્યો. ટ્રાન્ઝિસ્ટર હવે માનવ આંગળીઓ-અથવા કોઈપણ યાંત્રિક ઉપકરણ માટે પૂરતા મોટા હોવા જરૂરી નથી. તે બધું સરળ રસાયણશાસ્ત્ર દ્વારા, અકલ્પનીય રીતે નાના પાયે કરવામાં આવ્યું હતું: નકશી કરવા માટે એસિડ, સપાટીના કયા ભાગો કોતરણીનો પ્રતિકાર કરશે તે નિયંત્રિત કરવા માટે પ્રકાશ, અને વરાળથી અશુદ્ધિઓ અને ધાતુની ફિલ્મોને ખોતરવામાં આવેલા ટ્રેકમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.

લઘુચિત્રીકરણ શા માટે જરૂરી છે? કદ ઘટાડવાથી સુખદ આડઅસરની આખી ગેલેક્સી મળી: સ્વિચિંગ સ્પીડમાં વધારો, ઊર્જા વપરાશમાં ઘટાડો અને વ્યક્તિગત નકલોની કિંમત. આ શક્તિશાળી પ્રોત્સાહનોએ દરેકને સ્વીચોને વધુ ઘટાડવાની રીતો શોધવા તરફ દોરી છે. અને સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ એક વ્યક્તિના જીવનકાળમાં એક આંગળીના નખના કદની સ્વીચો બનાવવાથી માંડીને લાખો સ્વીચો પ્રતિ ચોરસ મિલીમીટરના પેકેજિંગ સુધી ગયો છે. એક સ્વીચ માટે આઠ ડોલર માંગવાથી લઈને એક ડોલરમાં વીસ મિલિયન સ્વિચ ઓફર કરવા સુધી.

1103 થી ઇન્ટેલ 1971 મેમરી ચિપ. વ્યક્તિગત ટ્રાન્ઝિસ્ટર, કદમાં માત્ર દસ માઇક્રોમીટર, હવે આંખ માટે દૃશ્યમાન નથી. અને ત્યારથી તેઓ બીજા હજાર ગણા ઘટ્યા છે.

બીજું શું વાંચવું:

અર્નેસ્ટ બ્રુઆન અને સ્ટુઅર્ટ મેકડોનાલ્ડ, રિવોલ્યુશન ઇન મિનિએચર (1978)
માઈકલ રિઓર્ડન અને લિલિયન હોડેસન, ક્રિસ્ટલ ફાયર (1997)
જોએલ શુર્કિન, બ્રોકન જીનિયસ (1997)

સોર્સ: www.habr.com

ટ્રાંઝિસ્ટરનો ઇતિહાસ, ભાગ 3: પુનઃશોધિત ગુણાંક