{"id":55070,"date":"2020-01-11T00:00:00","date_gmt":"2020-01-10T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/istoriya-tranzistora-chast-2-iz-gornila-vojny"},"modified":"2020-02-18T14:03:09","modified_gmt":"2020-02-18T11:03:09","slug":"istoriya-tranzistora-chast-2-iz-gornila-vojny","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/istoriya-tranzistora-chast-2-iz-gornila-vojny","title":{"rendered":"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/cff070a7b083f5b3945308e20ef9789d.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\n<b class=\"spoiler_title\">Altri articoli del ciclo:<\/b><\/p>\n<ul>\n<li>La storia del rel\u00e8\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404373\/\">Il metodo della \u00abtrasmissione rapida delle informazioni\u00bb, o la nascita del rel\u00e8<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404475\/\">Telegrafo a distanza<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/370545\/\">Galvanismo<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404657\/\">Imprenditori<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404723\/\">Ecco finalmente il rel\u00e8<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404889\/\">Telegrafo parlante<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/405025\/\">Basta connettere<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/mailru\/blog\/370471\/\">Una generazione dimenticata di computer a rel\u00e8<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/405207\/\">Era elettronica<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>La storia dei computer elettronici\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/408611\/\">Prologo<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/374043\/\">Colosso<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/408597\/\">ENIAC <\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/447916\/\">Rivoluzione elettronica<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>La storia del transistor\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448238\/\">Procedendo a tentoni nell'oscurit\u00e0<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448576\/\">Dalla fucina della guerra<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448576\/\"><\/a><\/noindex><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/449760\/\">Reinvenzione multipla<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>La storia di Internet\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/450168\/\">Rete centrale<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/450522\/\">Disintegrazione, parte 1<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/451606\/\">Disintegrazione, parte 2<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/452030\/\">Scoprendo l'interattivit\u00e0<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/453154\/\">Espandendo l'interattivit\u00e0<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/456200\/\">ARPANET - nascita<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/457256\/\">ARPANET - pacchetto<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/461177\/\">ARPANET - sottorete<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/472582\/\">Il computer come dispositivo di comunicazione<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/483366\/\">Storia di Internet: interconnessione<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nL'incudine della guerra ha preparato il terreno per l'emergere del transistor. Dal 1939 al 1945, la conoscenza tecnico-scientifica nel campo dei semiconduttori \u00e8 cresciuta in modo straordinario. E c'era una ragione semplice per questo: il radar. La tecnologia pi\u00f9 importante della guerra, tra i cui esempi di applicazione ci sono: rilevamento di attacchi aerei, ricerca di sottomarini, orientamento di attacchi aerei notturni verso obiettivi, guida di sistemi di difesa aerea e armi navali. Gli ingegneri sono riusciti persino a inserire piccoli radar nei proiettili d'artiglieria, in modo che esplodessero quando passavano vicino al bersaglio - <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B2%D0%B7%D1%80%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C\">detonatori radio<\/a><\/noindex>. Tuttavia, la fonte di questa nuova e potente tecnologia militare proveniva da un ambito pi\u00f9 pacifico: lo studio degli strati superiori dell'atmosfera a scopi scientifici.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><\/p>\n<h2>Radar<\/h2>\n<p>\nNel 1901, la societ\u00e0 'Marconi Wireless Telegraph' ha trasmesso con successo un messaggio wireless attraverso l'Atlantico, da Cornovaglia a Terranova. Questo fatto ha lasciato la scienza moderna perplessa. Se le trasmissioni radio si muovono in linea retta (come dovrebbero), una simile trasmissione non dovrebbe essere possibile. Tra l'Inghilterra e il Canada non esiste una linea di vista diretta che non attraversi la Terra, quindi il messaggio di Marconi doveva essere andato nello spazio. L'ingegnere americano Arthur Kennelly e il fisico britannico Oliver Heaviside hanno simultaneamente e indipendentemente ipotizzato che la spiegazione di questo fenomeno dovesse essere legata a uno strato di gas ionizzato negli strati superiori dell'atmosfera, capace di riflettere le onde radio di nuovo verso la Terra (Marconi stesso credeva che le onde radio seguissero la curvatura della superficie terrestre, ma i fisici non lo sostennero).<\/p>\n<p>Negli anni '20, gli scienziati svilupparono nuove attrezzature che consentirono prima di dimostrare l'esistenza dell'ionosfera e poi di studiarne la struttura. Utilizzarono tubi elettronici per generare impulsi radio in onde corte, antenne direzionali per inviarli verso l'alto nell'atmosfera e registrare l'eco, e <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE-%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%8B\">dispositivi a raggi elettronici<\/a><\/noindex> per dimostrare i risultati. Maggiore era il ritardo del ritorno dell'eco, pi\u00f9 lontana doveva essere l'ionosfera. Questa tecnologia fu chiamata sondaggio atmosferico e forn\u00ec l'infrastruttura tecnica fondamentale per la creazione del radar (il termine 'radar', da RAdio Detection And Ranging, apparve solo negli anni '40 nella Marina degli Stati Uniti).<\/p>\n<p>Il fatto che le persone dotate delle giuste conoscenze, risorse e motivazione avessero compreso il potenziale dell'uso terrestre di tale attrezzatura era solo una questione di tempo (cos\u00ec, la storia del radar \u00e8 opposta a quella del telescopio, che inizialmente era destinato a un uso terrestre). E la probabilit\u00e0 di tale illuminazione aumentava man mano che la radio si diffondeva sempre pi\u00f9 nel pianeta e sempre pi\u00f9 persone notavano interferenze provenienti da navi, aerei e altri grandi oggetti nelle vicinanze. Le conoscenze sulla tecnologia di sondaggio degli strati superiori dell'atmosfera si diffusero durante il secondo <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%B4%D1%83%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8F%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%BE%D0%B4\">Anno Polare Internazionale<\/a><\/noindex> (1932-1933), quando da diverse stazioni artiche scienziati tracciarono una mappa dell'ionosfera. Poco dopo, squadre in Gran Bretagna, Stati Uniti, Germania, Italia, URSS e altri paesi svilupparono i loro sistemi radar pi\u00f9 semplici.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/a85e0d4cec7bba6ab1fea42422b906b0.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A3%D0%BE%D1%82%D1%81%D0%BE%D0%BD-%D0%A3%D0%BE%D1%82%D1%82,_%D0%A0%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%80%D1%82\">Robert Watson-Watt<\/a><\/noindex> con il suo radar del 1935<\/i><\/p>\n<p>Poi scoppi\u00f2 la guerra e l'importanza dei radar per i paesi - e delle risorse per il loro sviluppo - aument\u00f2 notevolmente. Negli Stati Uniti, queste risorse si concentrarono attorno a una nuova organizzazione, fondata nel 1940 al MIT, nota come <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/MIT_Radiation_Laboratory\">Rad Lab<\/a><\/noindex> (chiamata cos\u00ec appositamente per ingannare gli spioni stranieri e dare l'impressione che nel laboratorio si stesse studiando la radioattivit\u00e0 - all'epoca pochissimi credevano nelle bombe atomiche). Il progetto Rad Lab, che non ottenne la stessa fama del Progetto Manhattan, comunque reclut\u00f2 fisici altrettanto straordinari e talentuosi da tutto il paese. Cinque dei primi membri del laboratorio (inclusi <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%90%D0%BB%D1%8C%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B5%D1%81,_%D0%9B%D1%83%D0%B8%D1%81\">Luis Alvarez<\/a><\/noindex> e <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A0%D0%B0%D0%B1%D0%B8,_%D0%98%D1%81%D0%B8%D0%B4%D0%BE%D1%80_%D0%90%D0%B9%D0%B7%D0%B5%D0%BA\">Isidor Isaac Rabi<\/a><\/noindex>) in seguito ricevettero premi Nobel. Alla fine della guerra, nel laboratorio lavoravano circa 500 dottori di ricerca, scienziati e ingegneri, per un totale di 4000 persone. Cinquecentomila dollari - comparabili al budget totale per la creazione dell'ENIAC - furono spesi solo per pubblicare la Radiation Laboratory Series, ventisette volumi che descrivevano tutte le conoscenze acquisite nel laboratorio durante la guerra (e le spese del governo degli Stati Uniti per le tecnologie radar non si limitavano al budget del Rad Lab; durante la guerra il governo acquist\u00f2 radar per tre miliardi di dollari).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/71dd40bc59a59a891eba0a244d94fdbc.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Il 20\u00b0 corpo del MIT, dove si trovava il Rad Lab<\/i><\/p>\n<p>Uno dei principali settori di ricerca del Rad Lab era il radar ad alta frequenza. I primi radar utilizzavano onde con lunghezze misurate in metri. Ma i fasci di frequenza superiore, le cui lunghezze d'onda erano misurate in centimetri \u2013 onde millimetriche \u2013 permettevano di utilizzare antenne pi\u00f9 compatte e si disperdevano meno su lunghe distanze, promettendo grandi vantaggi in termini di distanza e precisione operativa. I radar a onde millimetriche potevano essere collocati nella punta di un aereo e rilevare oggetti delle dimensioni di un periscopio di un sottomarino.<\/p>\n<p>Per prima cosa, questo compito \u00e8 stato risolto dal team di fisici britannici dell'Universit\u00e0 di Birmingham. Nel 1940, hanno sviluppato &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD\">magnetron a risonanza<\/a><\/noindex>&#171;, che funzionava come un \"fischietto\" elettromagnetico, convertendo un impulso elettrico disordinato in un potente e precisamente sintonizzato fascio di microonde. Questo trasmettitore a microonde era mille volte pi\u00f9 potente rispetto al concorrente pi\u00f9 vicino, aprendo la strada alla creazione di trasmettitori radar ad alta frequenza pratici. Tuttavia, aveva bisogno di un compagno, un ricevitore in grado di registrare le alte frequenze. E qui torniamo alla storia dei semiconduttori.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/13f66e3564bea4c6795a774ef2412e99.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Sezione trasversale del magnetron<\/i><\/p>\n<h2>Il ritorno del \u201cpunto di contatto\u201d<\/h2>\n<p>\nSi \u00e8 scoperto che le valvole elettroniche non erano affatto adatte a ricevere i segnali radar a microonde. Il divario tra il catodo caldo e l'anodo freddo crea una capacit\u00e0, il che fa s\u00ec che il circuito si rifiuti di funzionare a frequenze elevate. La tecnologia migliore disponibile per radar ad alta frequenza era un antico &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448238\/\">punto di contatto<\/a><\/noindex>&#187; \u2013 un breve segmento di filo premuto su un cristallo semiconduttore. Questo \u00e8 stato scoperto indipendentemente da diverse persone, ma nella nostra storia \u00e8 pi\u00f9 vicino a ci\u00f2 che stava accadendo nel New Jersey.<\/p>\n<p>Nel 1938, i Bell Labs stipularono un contratto con la Marina Militare per sviluppare un radar di controllo del fuoco nella gamma di 40 cm \u2013 molto pi\u00f9 corta, e quindi pi\u00f9 alta in frequenza, rispetto ai radar esistenti dell\u2019epoca pre-magnetron a risonanza. Gran parte del lavoro di ricerca fu assegnato a un'unit\u00e0 dei laboratori a Holmdel, a sud di Staten Island. Non ci volle molto ai ricercatori per capire di cosa avessero bisogno per un ricevitore ad alta frequenza, e presto l'ingegnere George Southworth frugava nei negozi di elettronica di Manhattan in cerca di vecchi rilevatori \u201cpunto di contatto\u201d. Come previsto, funzionava molto meglio del rilevatore a valvole, ma lo faceva in modo instabile. Pertanto, Southworth cerc\u00f2 un chimico chiamato Russell Ohl e gli chiese di migliorare l\u2019uniformit\u00e0 della risposta del rilevatore cristallino a punto singolo.<\/p>\n<p>Ohl era una persona piuttosto peculiare, convinto che lo sviluppo della tecnologia fosse il suo destino, e raccontava di visioni occasionali del futuro. Ad esempio, dichiarava che gi\u00e0 nel 1939 sapeva del futuro invento dell'amplificatore al silicio, ma che il destino aveva riservato l'invenzione ad un'altra persona. Dopo aver esaminato decine di opzioni, giunse alla conclusione che il silicio era il miglior materiale per i ricevitori di Southworth. Il problema era la possibilit\u00e0 di controllare la composizione del materiale per gestirne le propriet\u00e0 elettriche. All'epoca, si utilizzavano ampiamente lingotti di silicio industriale, mai preoccupandosi, ad esempio, della presenza dell'1% di fosforo nel silicio. Con l'aiuto di alcuni metallurghi, Ohl si pose l'obiettivo di ottenere lingotti molto pi\u00f9 puri di quanto fosse mai riuscito a fare.<\/p>\n<p>Durante la lavorazione, scoprirono che alcuni dei loro cristalli rettificavano la corrente in una direzione, mentre altri facevano l'opposto. Li chiamarono \u201ctipo n\u201d e \u201ctipo p\u201d. Un'analisi successiva rivel\u00f2 che questi tipi erano causati da diversi tipi di impurit\u00e0. Il silicio si trova nel quarto gruppo della tavola periodica di Mendeleev, il che significa che ha quattro elettroni sul guscio esterno. In un lingotto di silicio puro, ognuno di questi elettroni si unirebbe a un vicino. Le impurit\u00e0 del terzo gruppo, come il boro, che ha un elettrone in meno, creavano una \u201cferita\u201d, uno spazio aggiuntivo per il movimento della corrente nel cristallo. Si otteneva cos\u00ec un semiconduttore di tipo p (con un eccesso di cariche positive). Gli elementi del quinto gruppo, come il fosforo, fornivano elettroni liberi aggiuntivi per il trasporto della corrente, creando un semiconduttore di tipo n.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/065eeabf6c247a41cfb05093bf8d3a64.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Struttura cristallina del silicio<\/i><\/p>\n<p>Tutte queste ricerche erano molto interessanti, ma entro il 1940, Southworth e Ohl non si erano avvicinati alla creazione di un prototipo funzionante di radar ad alta frequenza. Il governo britannico richiedeva risultati pratici immediati a causa della minaccia imminente dalle Luftwaffe, che avevano gi\u00e0 sviluppato rilevatori a microonde pronti per la produzione, operanti in combinazione con trasmettitori a magnetron.<\/p>\n<p>Tuttavia, presto il bilanciamento dei progressi tecnici si sarebbe spostato verso il lato occidentale dell'Atlantico. Churchill decise di svelare tutti i segreti tecnici della Gran Bretagna agli americani ancor prima di entrare veramente in guerra (poich\u00e9, come supponeva, ci\u00f2 sarebbe comunque accaduto). Credeva che valesse la pena rischiare una fuga di informazioni, poich\u00e9 cos\u00ec tutte le capacit\u00e0 industriali degli Stati Uniti sarebbero state indirizzate a risolvere questioni come le armi nucleari e i radar. La missione scientifico-tecnologica britannica (pi\u00f9 comunemente nota come <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Tizard_Mission\">missione Tizard<\/a><\/noindex>) arriv\u00f2 a Washington nel settembre del 1940 e port\u00f2 con s\u00e9 un regalo di meraviglie tecniche.<\/p>\n<p>La rivelazione dell'incredibile potenza del magnetron risonante e l'efficacia dei rilevatori a cristallo britannici nel ricevere il suo segnale rivitalizz\u00f2 la ricerca americana nel campo dei semiconduttori come base per i radar ad alta frequenza. C'era molto lavoro da fare, specialmente nel campo dei materiali. Per soddisfare la domanda, i cristalli semiconduttori 'dovevano essere prodotti in milioni, molto pi\u00f9 di quanto fosse possibile in precedenza. Era necessario migliorare il raddrizzamento, ridurre la sensibilit\u00e0 agli urti e la probabilit\u00e0 di guasti, e minimizzare la variazione tra diversi lotti di cristalli.'<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/e91a9d61d7a3b34a7cb7efc59ad2cacf.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Raddrizzatore al silicio a contatto puntiforme<\/i><\/p>\n<p>Al Rad Lab furono aperti nuovi reparti di ricerca per studiare le propriet\u00e0 dei cristalli semiconduttori e come modificarli per massimizzare le loro preziose caratteristiche come ricevitori. I materiali pi\u00f9 promettenti erano silicio e germanio, quindi al Rad Lab decisero di essere prudenti e avviarono programmi paralleli per studiare entrambi: silicio all'Universit\u00e0 della Pennsylvania e germanio a Purdue. Giganti industriali come Bell, Westinghouse, Du Pont e Sylvania iniziarono i propri programmi di ricerca sui semiconduttori e svilupparono nuove capacit\u00e0 produttive per i rilevatori a cristallo.<\/p>\n<p>Congiuntamente si riusc\u00ec ad aumentare la purezza dei cristalli di silicio e germanio dal 99% all'99,999% \u2014 ovvero, a una particella di impurezza su 100.000 atomi. Durante questo processo, il personale di scienziati e ingegneri divenne familiare con le propriet\u00e0 astratte di germanio e silicio e le tecnologie applicate per il loro controllo: fusione, crescita dei cristalli, aggiunta di impurit\u00e0 necessarie (come il boro, che aumentava la conduttivit\u00e0).<\/p>\n<p>E poi la guerra fin\u00ec. La richiesta di radar svan\u00ec, ma le conoscenze e le competenze acquisite durante la guerra rimasero, e il sogno di un amplificatore a stato solido non fu dimenticato. Ora la corsa si concentrava sulla creazione di tale amplificatore. E, almeno tre squadre erano in una posizione favorevole per ottenere questo premio.<\/p>\n<h2>West Lafayette<\/h2>\n<p>\nLa prima era un gruppo dell'Universit\u00e0 di Purdue guidato da un fisico austriaco di nome Karl Lark-Horowitz. Grazie al suo talento e alla sua influenza, port\u00f2 da solo il dipartimento di fisica dell'universit\u00e0 fuori dall'oblio e influenz\u00f2 la decisione del Rad Lab di assegnare alla sua laboratorio la ricerca sul germanio.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/537267231b55feaedce69e7191597d4b.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Karl Lark-Horowitz nel 1947, al centro, con un tubo<\/i><\/p>\n<p>All'inizio degli anni '40, il silicio era considerato il miglior materiale per i raddrizzatori radar, ma il materiale che si trovava direttamente sotto di esso nella tavola periodica sembrava anche meritevole di ulteriore studio. Il germanio aveva un vantaggio pratico grazie al suo punto di fusione pi\u00f9 basso di circa 940 gradi, rispetto ai 1400 gradi del silicio (praticamente come l'acciaio). A causa dell'alta temperatura di fusione, era estremamente difficile realizzare un lingotto che non si fondesse nel silicio fuso, contaminandolo.<\/p>\n<p>Perci\u00f2, Lark-Horowitz e i suoi colleghi condussero l'intera guerra studiando le propriet\u00e0 chimiche, elettriche e fisiche del germanio. Il principale ostacolo era la 'tensione inversa': i raddrizzatori al germanio smettevano di raddrizzare la corrente a tensioni molto basse, permettendo al flusso di corrente di invertire direzione. L'impulso di corrente inversa bruciava gli altri componenti del radar. Uno degli assistenti di Lark-Horowitz, Seymour Benzer, studi\u00f2 a lungo questo problema e infine svilupp\u00f2 un additivo a base di stagno che bloccava gli impulsi inversi a tensioni fino a cento volt. Poco dopo, la Western Electric, la divisione produttiva del Bell Labs, inizi\u00f2 a produrre raddrizzatori basati sul progetto di Benzer per scopi militari.<\/p>\n<p>Lo studio del germanio a Purdue continu\u00f2 anche dopo la guerra. Nel giugno del 1947, Benzer, gi\u00e0 professore, segnal\u00f2 un'anomalia insolita: in alcuni esperimenti, nei cristalli di germanio apparivano oscillazioni ad alta frequenza. Il suo collega Ralph Bray continu\u00f2 a studiare la 'resistenza volumetrica' in un progetto iniziato durante la guerra. La resistenza volumetrica descriveva come l'elettricit\u00e0 si muove nei cristalli di germanio nel punto di contatto del raddrizzatore. Bray scopr\u00ec che impulsi ad alta tensione riducevano significativamente la resistenza del germanio di tipo n a questi flussi. Ignorando ci\u00f2, divenne testimone dei cosiddetti 'portatori di carica non fondamentali'. Nei semiconduttori di tipo n, l'eccesso di carica negativa funge da principale portatore di carica, ma anche le 'lacune' positive possono trasportare corrente, e in questo caso gli impulsi ad alta tensione creavano lacune nella struttura del germanio, generando portatori di carica non fondamentali.<\/p>\n<p>Bray e Benzer si avvicinarono pericolosamente al transistor, senza rendersene conto. Benzer cattur\u00f2 Walter Brattain, uno scienziato del Bell Labs, a una conferenza nel gennaio del 1948 per discutere della resistenza volumetrica. Propose a Brattain di posizionare un ulteriore contatto puntiforme vicino al primo, in modo da condurre corrente, e cos\u00ec avrebbero potuto comprendere meglio cosa stava accadendo sotto la superficie. Brattain accett\u00f2 silenziosamente questa proposta e se ne and\u00f2. Come vedremo, sapeva fin troppo bene cosa potesse rivelare un esperimento del genere.<\/p>\n<h2>Oney-su-Bois<\/h2>\n<p>\nIl gruppo di Purdue aveva sia le tecnologie sia le basi teoriche per compiere un balzo verso il transistor. Ma potevano incontrarlo solo per caso. Erano interessati alle propriet\u00e0 fisiche del materiale, non alla ricerca di un dispositivo di un nuovo tipo. Una situazione completamente diversa era in corso a Oney-su-Bois (Francia), dove due ex ricercatori radar tedeschi, Heinrich Welker e Herbert Mattare, guidavano un team con l'obiettivo di creare dispositivi semiconduttori industriali.<\/p>\n<p>Welker inizialmente studi\u00f2 e poi insegn\u00f2 fisica presso l'universit\u00e0 di Monaco, guidata dal famoso teorico Arnold Sommerfeld. Dal 1940, abbandon\u00f2 la pura teoria e inizi\u00f2 a lavorare su radar per la Luftwaffe. Mattare, di origine belga, crebbe ad Aquisgrana, dove studi\u00f2 fisica. Si un\u00ec al dipartimento di ricerca del gigante radio tedesco Telefunken nel 1939. Durante la guerra, trasfer\u00ec il suo lavoro da Berlino a un monastero in Slesia per evitare i bombardamenti dell'alleanza anti-hitleriana, per poi tornare a ovest per sfuggire all'avanzata dell'Armata Rossa, finendo cos\u00ec capturato dall'esercito americano.<\/p>\n<p>Come i loro concorrenti dell'alleanza anti-hitleriana, i tedeschi all'inizio degli anni '40 sapevano che i rivelatori a cristallo erano ricevitori ideali per radar e che silicio e germanio erano i materiali pi\u00f9 promettenti per crearli. Durante la guerra, Mattare e Welker cercarono di migliorare l'efficacia di questi materiali nei raddrizzatori. Dopo la guerra, entrambi furono sottoposti a interrogatori periodici riguardo al loro lavoro militare e alla fine ricevettero un invito da un agente francese a Parigi nel 1946.<\/p>\n<p>Compagnie des Freins &amp; Signaux (\u00ab\u043a\u043e\u043c\u043f\u0430\u043d\u0438\u044f \u0442\u043e\u0440\u043c\u043e\u0437\u043e\u0432 \u0438 \u0441\u0438\u0433\u043d\u0430\u043b\u043e\u0432\u00bb), filiale francese di Westinghouse, ha ricevuto un contratto dall'amministrazione telefonica francese per la produzione di raddrizzatori a stato solido e cercava scienziati tedeschi per ricevere supporto. Questa alleanza tra recenti nemici pu\u00f2 sembrare strana, tuttavia si \u00e8 rivelata piuttosto vantaggiosa per entrambe le parti. I francesi, sconfitti nel 1940, non avevano la possibilit\u00e0 di acquisire conoscenze nel campo dei semiconduttori e avevano un disperato bisogno delle competenze tedesche. I tedeschi non potevano condurre ricerche in settori high-tech in un paese occupato e devastato dalla guerra, quindi colsero l'opportunit\u00e0 di continuare il lavoro.<\/p>\n<p>Welker e Matare allestirono il quartier generale in una casa a due piani nei sobborghi di Parigi, a one-sous-Bois, e con l'aiuto di un team di tecnici avviarono con successo la produzione di raddrizzatori al germanio entro la fine del 1947. Successivamente, si rivolsero a traguardi pi\u00f9 seri: Welker torn\u00f2 a interessarsi ai superconduttori, mentre Matare agli amplificatori.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/0e2b1d04e85c02f64555fc137ba65eae.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Herbert Matare nel 1950<\/i><\/p>\n<p>Durante la guerra, Matare speriment\u00f2 con raddrizzatori a contatto doppio \u2013 i \"duodiodi\" \u2013 nel tentativo di ridurre il rumore nel circuito. Riprese gli esperimenti e presto scopr\u00ec che il secondo \"vibrisse\" posizionato a 1\/100 milioni di metro dal primo, poteva a volte modulare la corrente che passava attraverso il primo. Cre\u00f2 un amplificatore a stato solido, sebbene fosse piuttosto inutile. Per ottenere un funzionamento pi\u00f9 affidabile, si rivolse a Welker, che aveva accumulato molta esperienza con i cristalli di germanio durante la guerra. Il team di Welker cresceva campioni di cristalli di germanio pi\u00f9 grandi e puri e, insieme al miglioramento della qualit\u00e0 del materiale, entro giugno 1948, gli amplificatori a contatto di Matare divennero affidabili.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/a8144b93316280b86206f061db496895.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Radiografia del \"transistore\" basato sul circuito di Matare, che ha due punti di contatto con il germanio<\/i><\/p>\n<p>Matare aveva persino un modello teorico di ci\u00f2 che stava accadendo: credeva che il secondo contatto creasse delle lacune nel germanio, accelerando il passaggio di corrente attraverso il primo contatto, fornendo portatori di carica di minoranza. Welker non era d'accordo con lui e pensava che ci\u00f2 che accadeva dipendesse da qualche tipo di effetto di campo. Tuttavia, prima che potessero lavorare sul dispositivo o sulla teoria, vennero a sapere che un gruppo di americani aveva sviluppato esattamente la stessa concezione \u2013 un amplificatore di germanio con due punti di contatto \u2013 sei mesi prima.<\/p>\n<h2>Murray Hill<\/h2>\n<p>\nAlla fine della guerra, Mervin Kelly riform\u00f2 il gruppo di ricerca dei Bell Labs impegnato nei semiconduttori, con Bill Shockley al timone. Il progetto crebbe, ricevette maggiori finanziamenti e si trasfer\u00ec dall'edificio originale dei laboratori a un campus in espansione a Murray Hill, nel New Jersey.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/560531e9e37e48adf34d521238d1f77c.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Campus di Murray Hill, circa 1960<\/i><\/p>\n<p>Per riavvicinarsi ai semiconduttori avanzati (dopo aver lavorato su ricerche operative durante la guerra), nella primavera del 1945 Shockley visit\u00f2 il laboratorio di Russell Ohl a Holmdel. Ohl trascorse gli anni di guerra lavorando sul silicio e non sprec\u00f2 tempo. Present\u00f2 a Shockley un amplificatore grezzo che aveva realizzato, chiamato \"deciester\". Prese un raddrizzatore a contatto di silicio e fece passare corrente da una batteria. Sembra che il calore della batteria riducesse la resistenza attraverso il punto di contatto, trasformando il raddrizzatore in un amplificatore in grado di trasmettere segnali radio in un circuito, sufficientemente potente da alimentare un altoparlante.<\/p>\n<p>L'effetto era grezzo e inaffidabile, non adatto per la commercializzazione. Tuttavia, fu sufficiente a confermare la convinzione di Shockley sulla possibilit\u00e0 di creare un amplificatore a stato solido e che questa dovesse diventare una priorit\u00e0 nella ricerca sui semiconduttori. Inoltre, questo incontro con il team di Ohl convinse Shockley che silicio e germanio dovevano essere studiati prioritariamente. Dimostravano propriet\u00e0 elettriche attraenti e, inoltre, i colleghi di Ohl, i metallurgi Jack Scaff e Henry Terer, avevano raggiunto risultati straordinari nella crescita, purificazione e dopaggio di questi cristalli durante la guerra, superando tutte le tecnologie disponibili per altri materiali semiconduttori. Il gruppo di Shockley non era pi\u00f9 intenzionato a perdere tempo con gli amplificatori prebellici a ossido di rame.<\/p>\n<p>Con l'aiuto di Kelly, Shockley inizi\u00f2 a formare un nuovo team. Tra i membri chiave c'era Walter Brattain, che aveva assistito Shockley nel suo primo tentativo di creare un amplificatore a semiconduttore (nel 1940), e John Bardeen, un giovane fisico e nuovo collaboratore dei Bell Labs. Bardeen possedeva probabilmente le conoscenze pi\u00f9 ampie sulla fisica dei solidi tra i membri del team: la sua tesi descriveva i livelli energetici degli elettroni nella struttura del sodio metallico. Era anche un ulteriore protetto di John H. Van Fleck, come Atanasoff e Brattain.<\/p>\n<p>E come nel caso di Atanasoff, le tesi di Bardeen e Shockley richiedevano calcoli complessi. Dovevano utilizzare la teoria quantomeccanica dei semiconduttori, definita da Allan Wilson, per calcolare la struttura energetica dei materiali con l'ausilio della calcolatrice da tavolo Monroe. Aiutando a creare il transistor, in effetti, contribuirono a liberare futuri studenti laureati da questo faticoso lavoro.<\/p>\n<p>Il primo approccio di Shockley all'amplificatore a stato solido si basava su ci\u00f2 che in seguito fu chiamato &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8F\">effetto campo<\/a><\/noindex>&#171;. Lui sospendeva una piastra metallica sopra un semiconduttore di tipo n (con un eccesso di cariche negative). Applicando una carica positiva alla piastra, si estraevano gli elettroni in eccesso sulla superficie del cristallo, creando un fiume di cariche negative attraverso cui la corrente elettrica poteva scorrere facilmente. Il segnale amplificato (rappresentato dal livello di carica sulla piastra) poteva modulare in tal modo il circuito principale (che passava sulla superficie del semiconduttore). Il funzionamento di questo schema gli fu suggerito dalle sue conoscenze teoriche in fisica. Tuttavia, nonostante molti esperimenti, lo schema non funzion\u00f2 mai.<\/p>\n<p>Entro marzo 1946, Bardeen aveva sviluppato una teoria ben elaborata che spiegava la causa di ci\u00f2: la superficie del semiconduttore, a livello quantico, si comporta in modo diverso dal suo interno. Le cariche negative, attirate sulla superficie, rimanevano intrappolate in \"stati superficiali\" e bloccavano la penetrazione del campo elettrico dalla piastra nel materiale. Gli altri membri del team trovarono questa analisi convincente e avviarono un nuovo programma di ricerca su tre fronti:<\/p>\n<ol>\n<li>Dimostrare l'esistenza degli stati superficiali.<\/li>\n<li>Studiare le loro propriet\u00e0.<\/li>\n<li>Inventare un modo per superarli e realizzare un <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80\">transistor a campo<\/a><\/noindex>.<\/li>\n<\/ol>\n<p>Dopo un anno e mezzo di ricerche ed esperimenti, il 17 novembre 1947, Brattain fece una scoperta rivoluzionaria. Comprendette che se si posizionava un fluido ionico, ad esempio acqua, tra la piastra e il semiconduttore, il campo elettrico dalla piastra avrebbe spinto gli ioni verso il semiconduttore, dove avrebbero neutralizzato le cariche intrappolate negli stati superficiali. Ora poteva controllare il comportamento elettrico di un pezzo di silicio variando la carica sulla piastra. Questo successo port\u00f2 Bardeen a pensare a un nuovo approccio per creare un amplificatore: circondare il punto di contatto del raddrizzatore con acqua elettrolitica e poi utilizzare un secondo conduttore nell'acqua per controllare gli stati superficiali, in questo modo gestendo il livello di conducibilit\u00e0 del contatto principale. Cos\u00ec Bardeen e Brattain si avvicinarono all'obiettivo finale.<\/p>\n<p>L'idea di Bardeen funzion\u00f2, ma l'amplificazione era debole e operava a frequenze molto basse, non udibili dall'orecchio umano \u2013 quindi risultava inutile come amplificatore telefonico o radio. Bardeen sugger\u00ec di passare al germanio resistente alla tensione inversa, ottenuto a Purdue, ritenendo che sulla sua superficie si accumulassero meno cariche. Improvvisamente ricevettero un'amplificazione potente, ma nella direzione opposta a quella attesa. Scoprirono l'effetto degli elettrodi non fondamentali: anzich\u00e9 gli elettroni attesi, la corrente che fluiva attraverso il germanio amplificava le lacune provenienti dall'elettrolita. La corrente nel conduttore nell'elettrolita cre\u00f2 uno strato di tipo p (un'area di cariche positive in eccesso) sulla superficie del germanio di tipo n.<\/p>\n<p>Esperimenti successivi dimostrarono che l'elettrolita non era affatto necessario: semplicemente posizionando due punti di contatto vicini sulla superficie del germanio, si poteva modulare la corrente da uno di essi a quella dell'altro. Per avvicinarli il pi\u00f9 possibile, Brattain avvolse un pezzo di plastica triangolare con un foglio d'oro e poi incise con cautela il foglio all'estremit\u00e0. Poi, con una molla, premette il triangolo sul germanio, rendendo i due lati dell'incisione a contatto con la sua superficie a una distanza di 0,05 mm. Questo confer\u00ec al prototipo del transistor dei Bell Labs il suo aspetto caratteristico:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/ffead032339d3960dfce3a691005f6e1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Il prototipo del transistor di Brattain e Bardeen<\/i><\/p>\n<p>Come il dispositivo di Matare e Welker, questo era fondamentalmente un classico \"punto di contatto\", ma con due punti di contatto invece di uno. Il 16 dicembre ha prodotto un significativo incremento di potenza e tensione, e una frequenza di 1000 Hz nell'udibile. Una settimana dopo, dopo piccoli miglioramenti, Bardin e Breteyn hanno ottenuto un aumento della tensione di 100 volte e della potenza di 40 volte, dimostrando ai dirigenti della Bell che il loro dispositivo poteva riprodurre la voce udibile. John Pierce, un altro membro del team di sviluppo di dispositivi a stato solido, ha coniato il termine \"transistor\" ispirandosi al nome del raddrizzatore Bell a ossido di rame, varistore.<\/p>\n<p>Nei sei mesi successivi, il laboratorio ha mantenuto la nuova creazione segreta. La direzione voleva assicurarsi di avere un vantaggio nell'implementare le opportunit\u00e0 commerciali del transistor prima che qualcun altro lo ottenesse. Una conferenza stampa \u00e8 stata fissata per il 30 giugno 1948, proprio in tempo per infrangere tutti i sogni di Welker e Matare sull'immortalit\u00e0. Nel frattempo, il gruppo di ricerca sui semiconduttori si \u00e8 silenziosamente disintegrato. Sentendo dei successi di Bardin e Breteyn, il loro capo, Bill Shockley, ha iniziato a lavorare per appropriarsi di tutta la gloria. E anche se ha avuto solo un ruolo di osservatore, nella presentazione pubblica Shockley ha ricevuto un'eguale, se non maggiore, pubblicit\u00e0 \u2013 come evidenziato in questa foto pubblicata, dove \u00e8 in mezzo all'azione, proprio davanti al tavolo di laboratorio:<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor, parte 2: dal crogiolo della guerra\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/5f65d24d08f716197396b59aa12b4a2d.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Foto promozionale del 1948 \u2013 Bardin, Shockley e Breteyn<\/i><\/p>\n<p>Tuttavia, a Shockley non bastava avere un'eguale fama. E ancor prima che qualcuno fuori dai laboratori della Bell fosse a conoscenza del transistor, si mise a ri-inventarlo per appropriarsene. E questo \u00e8 stato solo il primo di molti simili ri-inventamenti.<\/p>\n<h2>Cosa leggere di pi\u00f9<\/h2>\n<p><\/p>\n<ul>\n<li>Robert Buderi, The Invention That Changed the World (1996)<\/li>\n<li>Michael Riordan, \u201cHow Europe Missed the Transistor,\u201d IEEE Spectrum (1 nov. 2005)<\/li>\n<li>Michael Riordan e Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)<\/li>\n<li>Armand Van Dormael, \u201cThe \u2018French\u2019 Transistor,\u201d <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"http:\/\/www.cdvandt.org\/VanDormael.pdf\">www.cdvandt.org\/VanDormael.pdf<\/a><\/noindex> (1994)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Fonte: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448576\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0414\u0440\u0443\u0433\u0438\u0435 \u0441\u0442\u0430\u0442\u044c\u0438 \u0446\u0438\u043a\u043b\u0430: \u0418\u0441\u0442\u043e\u0440\u0438\u044f \u0440\u0435\u043b\u0435 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