Lwm cov ntawv hauv series:
- Keeb kwm ntawm lub relay
- Keeb kwm ntawm electronic computers
- Keeb kwm ntawm lub transistor
- Internet keeb kwm
Lub crucible ntawm kev ua tsov ua rog teeb tsa theem rau lub advent ntawm lub transistor. Los ntawm 1939 txog 1945, kev paub hauv kev lag luam ntawm semiconductors nthuav dav heev. Thiab muaj ib qho laj thawj yooj yim rau qhov no: radar. Cov thev naus laus zis tseem ceeb tshaj plaws ntawm kev ua tsov ua rog, piv txwv xws li: nrhiav kev tawm tsam huab cua, tshawb nrhiav submarines, coj cov huab cua thaum hmo ntuj mus rau lub hom phiaj, tsom rau kev tiv thaiv huab cua thiab cov phom tub rog. Cov kws ua choj tau txawm kawm paub yuav ua li cas shoehorn me me radars rau hauv cov phom loj kom lawv tawg thaum lawv ya ze ntawm lub hom phiaj - . Txawm li cas los xij, lub hauv paus ntawm lub zog tshiab tub rog thev naus laus zis tau nyob hauv thaj chaw muaj kev thaj yeeb nyab xeeb dua: kev kawm ntawm huab cua sab saud rau kev tshawb fawb.
Hawm Vaj
Xyoo 1901, Lub Tuam Txhab Marconi Wireless Telegraph tau xa cov lus wireless hla Atlantic, los ntawm Cornwall mus rau Newfoundland. Qhov tseeb no tau coj kev tshawb fawb niaj hnub mus rau hauv kev tsis meej pem. Yog hais tias cov xov tooj cua xa mus rau hauv txoj kab ncaj nraim (raws li lawv yuav tsum), xws li kev sib kis yuav tsum ua tsis tau. Tsis muaj txoj kab ncaj nraim ntawm qhov pom ntawm Askiv thiab Canada uas tsis hla lub ntiaj teb, yog li Marconi cov lus yuav tsum ya mus rau qhov chaw. American engineer Arthur Kennealy thiab British physicist Oliver Heaviside ib txhij thiab nws tus kheej tawm tswv yim hais tias qhov kev piav qhia rau qhov tshwm sim yuav tsum tau txuam nrog ib txheej ntawm ionized roj nyob rau hauv lub sab sauv cua, muaj peev xwm ntawm reflecting xov tooj cua nthwv dej rov qab mus rau lub ntiaj teb (Marconi nws tus kheej ntseeg hais tias lub xov tooj cua nthwv dej. ua raws li qhov curvature ntawm lub ntiaj teb nto, txawm li cas los xij, physicists tsis txhawb nws).
Los ntawm xyoo 1920, cov kws tshawb fawb tau tsim cov cuab yeej tshiab uas ua rau nws muaj peev xwm ua pov thawj thawj qhov muaj nyob ntawm ionosphere thiab tom qab ntawd kawm nws cov qauv. Lawv siv lub tshuab nqus tsev vacuum los tsim cov xov tooj cua luv luv, cov kav hlau txais xov qhia xa mus rau hauv qhov chaw thiab sau cov suab nrov, thiab los ua kom pom qhov tshwm sim. Qhov ntev ntawm ncha rov qab ncua, qhov deb ntawm ionosphere yuav tsum yog. Cov thev naus laus zis no hu ua atmospheric sounding, thiab nws muab cov txheej txheem thev naus laus zis rau kev txhim kho radar (lub sij hawm "radar", los ntawm RAdio Detection And Ranging, tsis tshwm sim txog thaum xyoo 1940 hauv US Navy).
Nws tsuas yog ib qho teeb meem ntawm lub sijhawm ua ntej cov neeg uas muaj kev paub zoo, cov peev txheej thiab kev txhawb zog tau paub txog lub peev xwm rau kev siv cov khoom siv hauv av (yog li keeb kwm ntawm radar yog qhov txawv ntawm keeb kwm ntawm lub tsom iav raj, uas yog thawj zaug rau kev siv hauv av) . Thiab qhov muaj feem ntawm qhov kev pom zoo li no tau nce ntxiv thaum xov tooj cua tshaj tawm thoob plaws ntiaj teb, thiab ntau tus neeg pom tias muaj kev cuam tshuam los ntawm cov nkoj nyob ze, dav hlau thiab lwm yam khoom loj. Kev paub txog huab cua sab saud suab nrov tshaj tawm thaum lub sijhawm thib ob (1932-1933), thaum cov kws tshawb fawb tau sau ib daim ntawv qhia txog ionosphere los ntawm cov chaw Arctic sib txawv. Tsis ntev tom qab ntawd, pab pawg hauv tebchaws Askiv, Tebchaws Asmeskas, Lub Tebchaws Yelemees, Ltalis, USSR thiab lwm lub tebchaws tau tsim lawv cov radar yooj yim tshaj plaws.
Nrog nws 1935 radar
Tom qab ntawd kev ua tsov ua rog tau tshwm sim, thiab qhov tseem ceeb ntawm radars rau lub teb chaws - thiab cov peev txheej los txhim kho lawv - tau nce zuj zus. Hauv Tebchaws Meskas, cov peev txheej no tau sib sau ua ke nyob ib puag ncig lub koom haum tshiab tau tsim xyoo 1940 ntawm MIT, hu ua (nws tau muaj npe tshwj xeeb rau kev dag neeg txawv teb chaws thiab tsim kev xav tias radioactivity tau kawm hauv chav kuaj - thaum lub sijhawm ntawd ob peb tus neeg ntseeg hauv atomic foob pob). Txoj haujlwm Rad Lab, uas tsis tau muaj npe nrov li Manhattan Project, txawm li cas los xij, tau txais cov kws tshaj lij thiab muaj peev xwm sib npaug los ntawm thoob plaws Tebchaws Meskas rau hauv nws qib. Tsib ntawm chav kuaj thawj cov neeg ua haujlwm (xws li ΠΈ ) tom qab ntawd tau txais Nobel nqi zog. Thaum kawg ntawm kev ua tsov ua rog, kwv yees li 500 tus kws kho mob ntawm kev tshawb fawb, cov kws tshawb fawb thiab cov kws tsim qauv ua haujlwm hauv chav kuaj, thiab tag nrho 4000 tus neeg ua haujlwm. Ib nrab lab daus las - piv rau tag nrho cov peev nyiaj ENIAC - tau siv rau ntawm Radiation Laboratory Series ib leeg, nees nkaum xya-ntim cov ntaub ntawv ntawm tag nrho cov kev paub tau txais los ntawm chav kuaj thaum ua tsov rog (txawm tias tsoomfwv Meskas siv nyiaj rau radar thev naus laus zis tsis txwv. mus rau Rad Lab pob nyiaj siv ; thaum lub sij hawm ua tsov ua rog tsoom fwv yuav peb txhiab daus las tus nqi ntawm radars).
MIT Lub Tsev 20, qhov chaw Rad Lab nyob
Ib qho ntawm Rad Lab qhov chaw tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb yog cov radar siab. Thaum ntxov radars siv wavelengths ntsuas hauv meters. Tab sis cov kab hluav taws xob ntau dua nrog cov wavelengths ntsuas hauv centimeters-microwaves-tso cai rau cov kav hlau txais xov sib txuas ntau dua thiab tsis tshua muaj kev tawg mus rau qhov ntev, cog lus tias yuav muaj txiaj ntsig zoo dua hauv ntau yam thiab raug. Microwave radars tuaj yeem haum rau hauv lub qhov ntswg ntawm lub dav hlau thiab ntes cov khoom loj ntawm lub submarine lub periscope.
Thawj zaug los daws qhov teeb meem no yog ib pab neeg ntawm British physicists los ntawm University of Birmingham. Xyoo 1940 lawv tau tsim "", uas ua haujlwm zoo li lub tshuab hluav taws xob "xwb", tig lub mem tes ntawm hluav taws xob mus rau hauv lub zog hluav taws xob thiab cov kab hluav taws xob ua kom pom tseeb ntawm microwaves. Qhov no microwave transmitter yog ib txhiab lub sij hawm muaj zog tshaj nws cov neeg sib tw ze tshaj plaws; nws paved txoj kev rau cov tswv yim high-frequency radar transmitters. Txawm li cas los xij, nws xav tau ib tus khub, tus neeg txais khoom muaj peev xwm txheeb xyuas cov zaus siab. Thiab ntawm no peb rov qab mus rau keeb kwm ntawm semiconductors.
Magnetron cross-section
Qhov thib ob los ntawm tus miv lub whisker
Nws muab tawm tias lub tshuab nqus tsev vacuum tsis yog txhua qhov tsim nyog rau kev txais cov teeb liab microwave radar. Qhov sib txawv ntawm cov kub cathode thiab txias anode tsim ib tug capacitance, ua rau lub Circuit Court tsis kam ua hauj lwm ntawm high zaus. Qhov zoo tshaj plaws technology muaj rau high-frequency radar yog cov laus-fashioned ""- ib qho me me ntawm cov xaim nias tawm tsam ib qho siv lead ua semiconductor. Ntau tus neeg tau pom qhov no ntawm nws tus kheej, tab sis qhov ze tshaj plaws rau peb zaj dab neeg yog qhov tshwm sim hauv New Jersey.
Xyoo 1938, Tswb Labs tau cog lus nrog Navy los tsim hluav taws xob tswj radar hauv 40 cm ntau - luv luv, thiab yog li ntawd siab dua, dua li cov radars uas twb muaj lawm nyob rau hauv pre-resonant magnetron era. Cov haujlwm tshawb fawb tseem ceeb tau mus rau kev faib cov chaw sim hauv Holmdel, sab qab teb ntawm Staten Island. Nws tsis tau siv sijhawm ntev rau cov kws tshawb fawb los txiav txim siab seb lawv yuav xav tau dab tsi rau lub tshuab txais siab, thiab tsis ntev los no tus kws tshaj lij George Southworth tab tom nrhiav lub khw muag xov tooj cua hauv Manhattan rau cov qub miv-whisker detectors. Raws li kev cia siab, nws ua haujlwm zoo dua li lub teeb pom kev, tab sis nws tsis ruaj khov. Yog li Southworth nrhiav ib tus kws kho mob electrochemist hu ua Russell Ohl thiab hais kom nws sim txhim kho qhov sib xws ntawm cov lus teb ntawm ib qho khoom siv lead ua kua nplaum.
Ol yog ib tug neeg tshwj xeeb tshaj plaws, uas tau txiav txim siab txog kev txhim kho thev naus laus zis los ua nws txoj hmoo, thiab tau tham txog kev nkag siab ib ntus nrog kev pom ntawm lub neej yav tom ntej. Piv txwv li, nws tau hais tias rov qab rau xyoo 1939 nws paub txog yav tom ntej kev tsim khoom ntawm silicon amplifier, tab sis txoj hmoo tau los rau lwm tus neeg los tsim nws. Tom qab kawm ntau ntau txoj kev xaiv, nws tau txiav txim siab ntawm silicon ua cov khoom zoo tshaj plaws rau Southworth txais. Qhov teeb meem yog lub peev xwm los tswj cov ntsiab lus ntawm cov khoom siv los tswj nws cov khoom hluav taws xob. Nyob rau lub sijhawm ntawd, cov khoom siv silicon tau dav dav; lawv tau siv rau hauv steel mills, tab sis nyob rau hauv xws li ntau lawm tsis muaj leej twg cuam tshuam los ntawm, hais, cov ntsiab lus ntawm 1% phosphorus hauv silicon. Enlisting kev pab los ntawm ob peb metallurgists, Ol teem tawm kom tau ntau huv si blanks dua li yav tas los ua tau.
Thaum lawv ua haujlwm, lawv pom tias qee qhov ntawm lawv cov crystals kho qhov tam sim no hauv ib qho kev taw qhia, thaum lwm tus kho qhov tam sim no hauv lwm qhov. Lawv hu ua "n-type" thiab "p-type". Kev tshuaj xyuas ntxiv tau pom tias ntau hom impurities yog lub luag haujlwm rau cov hom no. Silicon yog nyob rau hauv plaub kab lus ntawm lub sij hawm lub sij hawm, lub ntsiab lus nws muaj plaub electrons nyob rau hauv nws lub plhaub txheej. Nyob rau hauv ib qho dawb huv silicon, txhua yam ntawm cov electrons yuav ua ke nrog ib tug neeg nyob ze. Cov impurities los ntawm kab thib peb, hais tias boron, uas muaj ib qho hluav taws xob tsawg, tsim ib "lub qhov," ntxiv qhov chaw rau kev txav tam sim no hauv cov siv lead ua. Qhov tshwm sim yog p-hom semiconductor (nrog rau cov nqi zoo tshaj). Cov ntsiab lus los ntawm kab tsib, xws li phosphorus, muab cov hluav taws xob dawb ntxiv los nqa tam sim no, thiab tau txais ib qho n-hom semiconductor.
Crystal qauv ntawm silicon
Tag nrho cov kev tshawb fawb no tau nthuav dav heev, tab sis los ntawm 1940 Southworth thiab Ohl tsis tau ze dua los tsim cov qauv ua haujlwm ntawm cov radar siab. Nyob rau tib lub sijhawm, tsoomfwv Askiv tau thov kom tau txais txiaj ntsig tam sim ntawd vim muaj kev hem thawj los ntawm Luftwaffe, uas twb tau tsim cov khoom siv microwave detectors ua haujlwm hauv tandem nrog magnetron transmitters.
Txawm li cas los xij, qhov sib npaug ntawm kev nce qib thev naus laus zis yuav sai sai rau sab hnub poob ntawm Atlantic. Churchill tau txiav txim siab nthuav tawm tag nrho Tebchaws Askiv cov lus zais rau cov neeg Amelikas ua ntej nws nkag mus rau hauv kev ua tsov ua rog (vim nws xav tias qhov no yuav tshwm sim li cas). Nws ntseeg tias nws tsim nyog rau kev pheej hmoo ntawm cov ntaub ntawv tawm, txij li thaum ntawd tag nrho cov peev txheej ntawm Tebchaws Meskas yuav raug muab pov rau hauv kev daws teeb meem xws li riam phom atomic thiab radars. British Science thiab Technology Lub Hom Phiaj (zoo dua lub npe hu ua ) tuaj txog hauv Washington thaum lub Cuaj Hlis 1940 thiab nqa nws lub hnab nqa khoom plig hauv daim ntawv thev naus laus zis.
Qhov kev tshawb pom ntawm lub zog tsis txaus ntseeg ntawm cov resonant magnetron thiab cov txiaj ntsig ntawm British siv lead ua detectors nyob rau hauv tau txais nws cov teeb liab revitalized American tshawb fawb rau hauv semiconductors raws li lub hauv paus ntawm high-frequency radar. Muaj ntau txoj haujlwm yuav tsum tau ua, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov ntaub ntawv science. Yuav kom ua tau raws li qhov xav tau, cov khoom siv hluav taws xob semiconductor "yuav tsum tau tsim tawm hauv ntau lab, ntau dua li yav tas los ua tau. Nws yog qhov tsim nyog los txhim kho kev kho kom zoo, txo qis kev poob siab thiab kub hnyiab, thiab txo qis qhov sib txawv ntawm cov khoom sib txawv ntawm cov muaju. "
Silicon point contact rectifier
Rad Lab tau qhib cov chaw tshawb fawb tshiab los kawm txog cov khoom ntawm cov khoom siv hluav taws xob semiconductor thiab lawv tuaj yeem hloov kho li cas kom ua kom muaj txiaj ntsig zoo tshaj plaws. Cov ntaub ntawv cog lus tshaj plaws yog silicon thiab germanium, yog li Rad Lab txiav txim siab ua si nws muaj kev nyab xeeb thiab tsim cov kev kawm sib npaug los kawm ob qho tib si: silicon ntawm University of Pennsylvania thiab germanium ntawm Purdue. Kev lag luam loj xws li Tswb, Westinghouse, Du Pont, thiab Sylvania pib lawv tus kheej cov kev tshawb fawb semiconductor thiab pib tsim cov chaw tsim khoom tshiab rau cov khoom siv lead ua.
Los ntawm kev sib koom tes, qhov purity ntawm silicon thiab germanium crystals tau tsa los ntawm 99% thaum pib mus rau 99,999% - uas yog, rau ib qho impurity particle ib 100 atoms. Nyob rau hauv tus txheej txheem, ib tug cadre ntawm cov kws tshawb fawb thiab engineers tau zoo paub txog cov yam ntxwv ntawm germanium thiab silicon thiab siv technologies los tswj lawv: melting, loj hlob muaju, ntxiv impurities tsim nyog (xws li boron, uas nce conductivity).
Thiab tom qab ntawd kev tsov rog tau xaus. Qhov kev thov rau radar ploj mus, tab sis kev paub thiab kev txawj ntse tau txais thaum lub sij hawm ua tsov ua rog tseem nyob, thiab kev npau suav ntawm lub zog-xeev amplifier tsis tau hnov ββqab. Tam sim no kev sib tw yog los tsim xws li amplifier. Thiab tsawg kawg peb pawg tau nyob rau hauv txoj haujlwm zoo los yeej qhov khoom plig no.
West Lafayette
Thawj yog ib pab pawg los ntawm Purdue University coj los ntawm Austrian-yug physicist hu ua Carl Lark-Horowitz. Nws ib leeg ua ib leeg coj lub tsev kawm ntawv lub tuam tsev physics tawm ntawm qhov tsis meej pem los ntawm nws lub peev xwm thiab kev cuam tshuam thiab cuam tshuam rau Rad Lab qhov kev txiav txim siab los tso siab rau nws lub chaw kuaj mob nrog kev tshawb fawb germanium.
Carl Lark-Horowitz nyob rau hauv 1947, nruab nrab, tuav ib tug yeeb nkab
Los ntawm thaum ntxov 1940s, silicon tau suav hais tias yog cov khoom siv zoo tshaj plaws rau radar rectifiers, tab sis cov khoom siv hauv qab nws ntawm lub rooj zaum kuj tseem tsim nyog rau kev kawm ntxiv. Germanium muaj qhov ua tau zoo dua vim nws qhov qis melting point, uas ua rau nws yooj yim rau kev ua hauj lwm nrog: txog 940 degrees, piv rau 1400 degrees rau silicon (yuav luag tib yam li hlau). Vim lub siab melting point, nws yog ib qho nyuaj heev los ua ib tug dawb paug uas yuav tsis xau mus rau hauv lub molten silicon, paug nws.
Yog li ntawd, Lark-Horowitz thiab nws cov npoj yaig tau siv tag nrho kev ua tsov rog kawm txog tshuaj lom neeg, hluav taws xob thiab lub cev ntawm germanium. Qhov teeb meem tseem ceeb tshaj plaws yog "rov qab voltage": germanium rectifiers, ntawm qhov tsis tshua muaj hluav taws xob, nres kho qhov tam sim no thiab tso cai rau nws ntws mus rau qhov sib txawv. Qhov rov qab tam sim no mem tes hlawv cov khoom seem ntawm lub radar. Ib tug ntawm Lark-Horowitz cov tub ntxhais kawm tiav, Seymour Benzer, tau kawm txog qhov teeb meem no rau ntau tshaj ib xyoos, thiab thaum kawg tau tsim cov tin-raws li additives uas nres rov qab pulses ntawm voltages txog li pua pua ntawm volts. Tsis ntev tom qab ntawd, Western Electric, Tswb Labs 'kev tsim khoom lag luam, pib muab Benzer rectifiers rau kev siv tub rog.
Kev kawm ntawm germanium ntawm Purdue txuas ntxiv tom qab tsov rog. Nyob rau lub Rau Hli 1947, Benzer, twb yog ib tug xibfwb, tau tshaj tawm txog qhov txawv txav txawv txawv: hauv qee qhov kev sim, cov zaus oscillations tshwm sim hauv cov pob zeb germanium. Thiab nws cov npoj yaig Ralph Bray txuas ntxiv mus kawm "volumetric resistance" ntawm qhov project tau pib thaum tsov rog. Volume resistance tau piav qhia txog yuav ua li cas hluav taws xob ntws hauv germanium siv lead ua ntawm qhov chaw sib cuag ntawm lub rectifier. Bray pom tias qhov hluav taws xob siab pulses txo qis n-hom germanium tsis kam rau cov dej tam sim no. Tsis paub nws, nws ua tim khawv rau lub npe hu. "minority" them cov nqa khoom. Hauv n-hom semiconductors, tus nqi tsis zoo tshaj yog feem ntau tus nqi thauj khoom, tab sis qhov zoo "qhov" kuj tuaj yeem nqa tam sim no, thiab qhov no, cov khoom siv hluav taws xob siab tsim cov qhov hauv cov qauv germanium, ua rau cov neeg nqa khoom tsawg tsawg tshwm sim. .
Bray thiab Benzer tuaj tantalizingly ze rau lub germanium amplifier yam tsis paub txog nws. Benzer ntes Walter Brattain, tus kws tshawb fawb ntawm Tswb Labs, ntawm lub rooj sib tham thaum Lub Ib Hlis 1948 los tham txog kev sib tw nrog nws. Nws tau hais tias Brattain tso lwm qhov kev sib cuag ntawm ib sab ntawm thawj tus uas tuaj yeem ua tam sim no, thiab tom qab ntawd lawv tuaj yeem nkag siab tias muaj dab tsi tshwm sim hauv qab no. Brattain ntsiag to pom zoo rau qhov kev thov no thiab sab laug. Raws li peb yuav pom, nws yeej paub zoo tias qhov kev sim no tuaj yeem nthuav tawm.
Ib-sous-Bois
Cov pab pawg Purdue muaj ob qho tib si thev naus laus zis thiab theoretical hauv paus ua kom dhia mus rau transistor. Tab sis lawv tsuas tuaj yeem taug kev ntawm nws los ntawm kev sib tsoo. Lawv txaus siab rau lub cev lub cev ntawm cov khoom, thiab tsis yog nyob rau hauv kev tshawb nrhiav rau ib hom tshiab ntawm cov cuab yeej. Qhov xwm txheej sib txawv heev tau kov yeej hauv Aunes-sous-Bois (Fabkis), qhov twg ob tus qub radar tshawb fawb los ntawm lub teb chaws Yelemees, Heinrich Welker thiab Herbert Mathare, tau coj ib pab neeg uas nws lub hom phiaj yog los tsim cov khoom siv hluav taws xob semiconductor.
Welker thawj zaug kawm thiab tom qab ntawd qhia physics ntawm University of Munich, khiav los ntawm tus kws tshawb fawb nto moo Arnold Sommerfeld. Txij li thaum xyoo 1940, nws tau tawm ntawm txoj kev theoretical nkaus xwb thiab pib ua haujlwm ntawm radar rau Luftwaffe. Mathare (ntawm Belgian keeb kwm) loj hlob hauv Aachen, qhov chaw nws kawm physics. Nws tau koom nrog pawg tshawb fawb ntawm German xov tooj cua loj heev Telefunken hauv xyoo 1939. Thaum tsov rog, nws tau tsiv nws txoj hauj lwm los ntawm Berlin sab hnub tuaj mus rau lub tsev teev ntuj hauv Silesia kom tsis txhob muaj Allied air raids, thiab tom qab ntawd rov qab mus rau sab hnub poob kom tsis txhob muaj cov tub rog liab ua ntej, thaum kawg poob rau hauv tes ntawm cov tub rog Asmeskas.
Zoo li lawv cov neeg sib tw hauv Anti-Hitler Coalition, cov neeg German paub los ntawm 1940s thaum ntxov tias cov khoom siv lead ua yog cov txais zoo tshaj plaws rau radar, thiab silicon thiab germanium yog cov khoom lag luam zoo tshaj plaws rau lawv cov kev tsim. Mathare thiab Welker tau sim thaum ua tsov rog los txhim kho kev siv cov ntaub ntawv no hauv cov khoom siv rectifiers. Tom qab ua tsov ua rog, ob leeg tau raug nug ib ntus hais txog lawv cov tub rog ua haujlwm, thiab thaum kawg tau txais kev caw los ntawm Fab Kis tus tub ceev xwm mus rau Paris xyoo 1946.
Compagnie des Freins & Signaux ("lub tuam txhab ntawm cov brakes thiab cov teeb liab"), ib lub koom haum Fab Kis ntawm Westinghouse, tau txais daim ntawv cog lus los ntawm Fab Kis txoj cai xov tooj los tsim cov khoom lag luam hauv xeev thiab nrhiav cov kws tshawb fawb German los pab lawv. Xws li kev sib koom ua ke ntawm cov yeeb ncuab tsis ntev los no yuav zoo li coj txawv txawv, tab sis qhov kev npaj no ua tau zoo heev rau ob tog. Cov Fabkis, yeej nyob rau hauv 1940, tsis muaj peev xwm mus tau txais kev paub nyob rau hauv lub teb ntawm semiconductors, thiab lawv desperately xav tau kev txawj ntse ntawm cov Germans. Cov Germans tsis tuaj yeem ua tiav kev txhim kho hauv txhua qhov chaw ua haujlwm siab hauv lub tebchaws uas muaj kev ua tsov ua rog thiab raug tsov rog, yog li lawv tau dhia ntawm lub sijhawm los ua haujlwm ntxiv.
Welker thiab Mathare tau teeb tsa lub tsev hauv paus hauv ib lub tsev ob-zaj nyob hauv Paris suburb ntawm Aunes-sous-Bois, thiab nrog kev pab los ntawm pab pawg kws tshaj lij, lawv tau ua tiav germanium rectifiers thaum kawg ntawm xyoo 1947. Tom qab ntawd lawv tig mus rau qhov hnyav dua. khoom plig: Welker rov qab los rau nws qhov kev txaus siab hauv superconductors, thiab Mathare rau amplifiers.
Herbert Mathare nyob rau hauv 1950
Thaum lub sij hawm ua tsov ua rog, Mathare tau sim nrog ob-point contact rectifiers - "duodes" - hauv kev sim txo cov suab nrov hauv Circuit Court. Nws rov pib nws qhov kev sim thiab tsis ntev tau pom tias tus miv thib ob lub ntsej muag, nyob ntawm 1/100 lab ntawm ib lub 'meter' los ntawm thawj zaug, qee zaum tuaj yeem hloov kho qhov tam sim no ntws los ntawm thawj tus whisker. Nws tau tsim lub xeev lub zog amplifier, txawm tias qhov tsis muaj txiaj ntsig zoo. Txhawm rau ua tiav kev ua tau zoo dua, nws tig mus rau Welker, uas tau txais kev paub dav dav ua haujlwm nrog germanium crystals thaum tsov rog. Welker cov pab pawg loj dua, cov qauv ntshiab ntawm germanium muaju, thiab raws li cov khoom siv tau zoo tuaj, Mathare point contact amplifiers tau ntseeg tau los ntawm Lub Rau Hli 1948.
X-ray duab ntawm "transistron" raws li Mathare Circuit Court, uas muaj ob lub ntsiab lus ntawm kev sib cuag nrog germanium
Mathare txawm muaj tus qauv theoretical ntawm qhov tshwm sim: nws ntseeg hais tias qhov kev sib cuag thib ob ua rau lub qhov hauv germanium, ua kom nrawm ntawm qhov tam sim no los ntawm thawj kev sib cuag, muab cov neeg nqa khoom tsawg. Welker tsis pom zoo nrog nws, thiab ntseeg tias qhov tshwm sim yog nyob ntawm qee yam kev cuam tshuam. Txawm li cas los xij, ua ntej lawv tuaj yeem ua haujlwm tawm ntawm lub cuab yeej lossis kev xav, lawv tau kawm tias ib pawg neeg Asmeskas tau tsim cov tswv yim zoo ib yam - lub tshuab hluav taws xob germanium nrog ob lub ntsiab lus sib cuag - rau lub hlis dhau los.
Murray Hill
Thaum kawg ntawm kev ua tsov ua rog, Mervyn Kelly tau hloov kho Bell Labs 'seconductor tshawb fawb pab pawg coj los ntawm Bill Shockley. Qhov phiaj xwm loj hlob, tau txais nyiaj ntau dua, thiab tau tsiv los ntawm nws lub tsev sim thawj zaug hauv Manhattan mus rau lub tsev kawm ntawv nthuav dav hauv Murray Hill, New Jersey.
Murray Hill Campus, ca. Xyoo 1960
Yuav kom rov paub nws tus kheej nrog cov khoom siv hluav taws xob siab tshaj (tom qab nws lub sijhawm hauv kev tshawb fawb hauv kev ua tsov rog), Shockley tau mus xyuas Russell Ohl's Holmdel lub chaw kuaj mob thaum lub caij nplooj ntoo hlav xyoo 1945. Ohl siv sijhawm ua tsov rog xyoo ua haujlwm ntawm silicon thiab tsis siv sijhawm. Nws tau qhia Shockley lub suab nrov ntawm nws tus kheej kev tsim kho, uas nws hu ua "desister." Nws coj ib lub silicon point contact rectifier thiab xa tam sim no los ntawm lub roj teeb los ntawm nws. Pom tau tias, lub tshav kub ntawm lub roj teeb txo qhov kev tiv thaiv thoob plaws qhov chaw tiv tauj, thiab tig lub rectifier mus rau hauv lub amplifier uas muaj peev xwm xa cov xov tooj cua nkag mus rau ib lub voj voog uas muaj zog txaus rau lub zog ntawm tus neeg hais lus.
Cov nyhuv yog crude thiab unreliable, unsuitable rau coj mus muag. Txawm li cas los xij, nws tau txaus los lees paub Shockley lub tswv yim tias nws muaj peev xwm tsim tau lub tshuab hluav taws xob semiconductor, thiab qhov no yuav tsum tau ua qhov tseem ceeb rau kev tshawb fawb hauv cheeb tsam ntawm cov khoom siv hluav taws xob hauv lub xeev. Nws kuj yog lub rooj sib tham no nrog Ola pab neeg uas ntseeg Shockley tias silicon thiab germanium yuav tsum tau kawm ua ntej. Lawv tau nthuav tawm cov khoom siv hluav taws xob zoo nkauj, thiab Ohl cov phooj ywg metallurgists Jack Skaff thiab Henry Theurer tau ua tiav qhov kev vam meej hauv kev loj hlob, purifying, thiab doping cov crystals thaum ua tsov ua rog, tshaj tag nrho cov thev naus laus zis muaj rau lwm cov khoom siv semiconductor. Shockley pawg yuav tsis nkim sijhawm ntxiv rau kev ua tsov rog ua ntej tooj liab oxide amplifiers.
Nrog Kelly txoj kev pab, Shockley pib sib sau ua ke pab pawg tshiab. Cov neeg tseem ceeb suav nrog Walter Brattain, uas tau pab Shockley nrog nws thawj zaug sim ntawm lub suab nrov hauv lub xeev (hauv xyoo 1940), thiab John Bardeen, tus kws kho mob hluas thiab tus neeg ua haujlwm tshiab Bell Labs. Bardeen tej zaum muaj kev paub ntau tshaj plaws ntawm lub xeev physics ntawm txhua tus tswv cuab ntawm pab pawg - nws cov lus tshaj tawm tau piav qhia txog lub zog ntawm cov hluav taws xob hauv cov qauv ntawm sodium hlau. Nws kuj yog lwm tus protΓ©gΓ© ntawm John Hasbrouck Van Vleck, zoo li Atanasov thiab Brattain.
Thiab zoo li Atanasov, Bardeen thiab Shockley cov lus tshaj tawm yuav tsum tau suav nrog cov lej nyuaj heev. Lawv yuav tsum tau siv lub quantum mechanical theory ntawm semiconductors, txhais los ntawm Alan Wilson, los xam lub zog qauv ntawm cov ntaub ntawv siv Monroe lub desktop tshuab xam zauv. Los ntawm kev pab tsim cov transistor, lawv, qhov tseeb, tau pab cawm cov tub ntxhais kawm tiav yav tom ntej los ntawm kev ua haujlwm zoo li no.
Shockley thawj txoj hauv kev rau lub zog-xeev amplifier cia siab rau qhov uas tau hu ua "". Nws tshem tawm cov phaj hlau hla n-hom semiconductor (nrog rau cov nqi tsis zoo). Siv cov nqi zoo rau lub phaj rub tawm cov hluav taws xob ntau dhau mus rau saum npoo ntawm cov siv lead ua, tsim cov dej tsis zoo los ntawm cov hluav taws xob tam sim no tau yooj yim ntws. Lub teeb liab amplified (sawv cev los ntawm theem nqi ntawm lub wafer) nyob rau hauv txoj kev no tuaj yeem hloov kho lub ntsiab Circuit Court (dhau ntawm qhov chaw ntawm lub semiconductor). Qhov kev ua tau zoo ntawm cov tswv yim no tau qhia rau nws los ntawm nws txoj kev paub txog physics. Tab sis, txawm tias muaj ntau yam kev sim thiab kev sim, cov tswv yim yeej tsis ua haujlwm.
Thaum Lub Peb Hlis Ntuj xyoo 1946, Bardeen tau tsim txoj kev xav tau zoo uas piav qhia qhov laj thawj rau qhov no: qhov chaw ntawm lub semiconductor ntawm qib quantum coj txawv ntawm nws sab hauv. Cov nqi tsis zoo uas tau rub mus rau saum npoo ua rau hauv "surface states" thiab thaiv cov hluav taws xob los ntawm kev nkag mus rau lub phaj rau hauv cov khoom. Lwm tus ntawm pab pawg pom qhov kev tshuaj xyuas no nyuaj, thiab tau pib qhov kev tshawb fawb tshiab raws li peb txoj hauv kev:
- Ua pov thawj qhov muaj nyob ntawm cov xeev saum npoo.
- Kawm txog lawv cov khoom.
- Xav seb yuav ua li cas kov yeej lawv thiab ua kom nws ua haujlwm .
Tom qab ib xyoos thiab ib nrab ntawm kev tshawb fawb thiab kev sim, thaum lub Kaum Ib Hlis 17, 1947, Brattain tau ua tiav. Nws pom tias yog tias nws tso cov kua dej uas muaj ion, xws li dej, nruab nrab ntawm lub wafer thiab semiconductor, ib qho hluav taws xob los ntawm lub wafer yuav thawb cov ions mus rau lub semiconductor, qhov uas lawv yuav neutralize tsub nyob rau hauv lub xeev nto. Tam sim no nws tuaj yeem tswj hwm tus cwj pwm hluav taws xob ntawm ib daim ntawm silicon los ntawm kev hloov cov nqi ntawm lub wafer. Qhov kev vam meej no tau muab Bardeen ib lub tswv yim rau txoj hauv kev tshiab los tsim lub suab nrov: nyob ib puag ncig ntawm qhov chaw sib cuag ntawm lub rectifier nrog cov dej electrolyte, thiab tom qab ntawd siv cov xaim thib ob hauv dej los tswj cov txheej txheem saum npoo, thiab yog li tswj cov qib conductivity ntawm lub ntsiab. tiv tauj. Yog li Bardeen thiab Brattain mus txog qhov kawg.
Bardeen lub tswv yim ua haujlwm, tab sis lub amplification tsis muaj zog thiab ua haujlwm ntawm cov zaus tsawg heev nkag tsis tau rau tib neeg pob ntseg - yog li nws tsis muaj txiaj ntsig zoo li xov tooj lossis xov tooj cua amplifier. Bardeen tau hais kom hloov mus rau qhov rov qab-voltage-resistant germanium uas tsim los ntawm Purdue, ntseeg tias tsawg dua nqi yuav sau rau ntawm nws qhov chaw. Mam li nco dheev lawv tau txais ib tug muaj zog nce, tab sis nyob rau hauv opposite kev taw qhia los ntawm qhov xav tau. Lawv nrhiav pom cov neeg ua haujlwm tsawg tsawg - tsis yog cov khoom siv hluav taws xob xav tau, tam sim no ntws los ntawm germanium tau nthuav dav los ntawm qhov los ntawm electrolyte. Tam sim no ntawm cov hlau hauv electrolyte tsim ib txheej p-hom (ib cheeb tsam ntawm cov nqi zoo tshaj) ntawm qhov chaw ntawm n-hom germanium.
Cov kev sim tom ntej tau pom tias tsis muaj electrolyte xav tau txhua yam: tsuas yog tso ob lub ntsiab lus sib cuag ze rau ntawm qhov chaw germanium, nws tuaj yeem hloov kho tam sim no los ntawm ib qho ntawm lawv mus rau qhov tam sim no ntawm lwm qhov. Txhawm rau coj lawv kom ze li sai tau, Brattain qhwv ib daim ntawv nyiaj kub ib ncig ntawm daim duab peb sab ntawm cov yas thiab ua tib zoo txiav cov ntawv ci thaum kawg. Tom qab ntawd, siv lub caij nplooj ntoos hlav, nws nias daim duab peb sab tawm tsam germanium, vim tias ob lub npoo ntawm qhov txiav tau kov nws saum npoo ntawm qhov deb ntawm 0,05 hli. Qhov no tau muab Bell Labs 'transistor qauv nws qhov txawv txav:
Brattain thiab Bardeen transistor qauv
Zoo li Mathare thiab Welker lub cuab yeej, nws yog, hauv paus ntsiab lus, classic "miv whisker", tsuas yog nrog ob lub ntsiab lus ntawm kev sib cuag tsis yog ib qho. Thaum Lub Kaum Ob Hlis 16, nws tau tsim muaj qhov nce ntxiv hauv lub zog thiab qhov hluav taws xob, thiab qhov zaus ntawm 1000 Hz nyob rau hauv lub suab nrov. Ib lub lim tiam tom qab, tom qab kev txhim kho me me, Bardeen thiab Brattain tau nce qhov hluav taws xob los ntawm 100 npaug thiab lub zog los ntawm 40 zaug, thiab tau qhia rau Tswb cov thawj coj tias lawv lub cuab yeej tuaj yeem tsim kev hais lus. John Pierce, lwm tus tswvcuab ntawm pab pawg tsim kho lub xeev, tau tsim lub sijhawm "transistor" tom qab lub npe ntawm Bell's tooj liab oxide rectifier, varistor.
Rau rau lub hlis tom ntej no, lub chaw soj nstuam khaws cov kev tsim tshiab tsis pub lwm tus paub. Kev tswj hwm xav kom lawv muaj lub taub hau pib ntawm kev lag luam ntawm transistor ua ntej lwm tus neeg tau txais nws txhais tes. Lub rooj sib tham xov xwm tau teem rau lub Rau Hli 30, 1948, tsuas yog nyob rau lub sijhawm los rhuav tshem Welker thiab Mathare txoj kev npau suav ntawm kev tsis txawj tuag. Lub caij no, pawg tshawb fawb semiconductor ntsiag to. Tom qab hnov ββββtxog Bardeen thiab Brattain qhov kev ua tiav, lawv tus thawj coj, Bill Shockley, tau pib ua haujlwm los coj txhua qhov txiaj ntsig rau nws tus kheej. Thiab txawm hais tias nws tsuas yog ua lub luag haujlwm saib xyuas xwb, Shockley tau txais kev sib npaug, yog tias tsis ntxiv, tshaj tawm hauv kev nthuav qhia pej xeem - raws li pom hauv daim duab tso tawm ntawm nws nyob rau hauv tuab ntawm qhov kev txiav txim, sab xis ntawm lub rooj zaum hauv chav kuaj:
1948 daim duab tshaj tawm - Bardeen, Shockley thiab Brattain
Txawm li cas los xij, lub koob meej sib npaug tsis txaus rau Shockley. Thiab ua ntej leej twg sab nraum Bell Labs paub txog lub transistor, nws tsis khoom rov tsim dua rau nws tus kheej. Thiab qhov no tsuas yog thawj zaug ntawm ntau qhov kev rov tsim dua tshiab.
Dab tsi ntxiv nyeem
- Robert Buderi, Kev Tsim Kho Uas Hloov Lub Ntiaj Teb (1996)
- Michael Riordan, "Yuav ua li cas Europe nco Transistor," IEEE Spectrum (Nov. 1, 2005)
- Michael Riordan thiab Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "Tus 'Fabkis' Transistor," (1994)
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