{"id":55071,"date":"2020-01-11T00:00:00","date_gmt":"2020-01-10T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/istoriya-tranzistora-probirayas-na-oshhup-v-temnote"},"modified":"2020-02-18T14:03:09","modified_gmt":"2020-02-18T11:03:09","slug":"istoriya-tranzistora-probirayas-na-oshhup-v-temnote","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/it\/blog\/administrirovanie\/istoriya-tranzistora-probirayas-na-oshhup-v-temnote","title":{"rendered":"La storia del transistor: navigare al buio","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor: navigare al buio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/16ad3c6eaa7f0e32992939696172bd90.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>Storia del rel\u00e8\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404373\/\">Metodo della \u00abtrasmissione rapida di informazioni\u00bb, o Nascita del rel\u00e8<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404475\/\">Telegrafista<\/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 collegare<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/mailru\/blog\/370471\/\">Generazione dimenticata dei computer 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>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>Storia del transistor\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448238\/\">Procedendo a tentoni nel buio<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448576\/\">Dallo scrigno 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\/\">Ripetuta reinvenzione<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Storia di Internet\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/450168\/\">Rete di supporto<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/450522\/\">Disfacimento, 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\/\">Aprendo 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 \u2014 nascita<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/457256\/\">ARPANET \u2014 pacchetto<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/461177\/\">ARPANET \u2014 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>\nLa strada verso gli switch a stato solido \u00e8 stata lunga e complessa. \u00c8 iniziata con la scoperta che alcuni materiali si comportano in modo strano in presenza di elettricit\u00e0 - non come prevedevano le teorie esistenti all'epoca. Seguirono storie su come nel XX secolo la tecnologia diventasse sempre pi\u00f9 una disciplina scientifica e istituzionale. Dilettanti, principianti e inventori professionisti, praticamente privi di qualsivoglia formazione scientifica, contribuirono significativamente alla nascita del telegrafo, della telefonia e della radio. Ma, come vedremo, quasi tutti i progressi nella storia dell'elettronica a stato solido avvennero grazie a scienziati che avevano studiato nelle universit\u00e0 (e di solito possedevano un dottorato in fisica) e lavoravano presso universit\u00e0 o laboratori di ricerca aziendali.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nChiunque abbia accesso a un laboratorio e possieda abilit\u00e0 di base nella lavorazione dei materiali pu\u00f2 assemblare un rel\u00e8 utilizzando fili, metallo e legno. Per creare lampade elettroniche sono necessari strumenti pi\u00f9 specializzati, in grado di creare un bulb di vetro e aspirare l'aria al suo interno. I dispositivi a stato solido, invece, sono scomparsi in un buco del coniglio da cui l'interruttore digitale non \u00e8 mai tornato, immergendosi sempre pi\u00f9 in mondi comprensibili solo alla matematica astratta e accessibili solo attraverso attrezzature estremamente costose.<\/p>\n<h2>Galena<\/h2>\n<p>\nNel 1874 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD,_%D0%9A%D0%B0%D1%80%D0%BB_%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D0%B4\">Ferdinand Braun<\/a><\/noindex>, un fisico di 24 anni della Scuola di San Tommaso di Lipsia, pubblic\u00f2 il primo di una serie di importanti lavori scientifici nella sua lunga carriera. Il lavoro \"Sulla conduzione delle correnti elettriche attraverso i solfuri metallici\" fu accolto dalla rivista Pogendorff\u2019s Annalen, una prestigiosa pubblicazione dedicata alle scienze fisiche. Nonostante il noioso titolo, il lavoro di Braun descriveva alcuni sorprendenti e misteriosi risultati sperimentali.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor: navigare al buio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/dba4a5648572427d3c139ff9560f92f9.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Ferdinand Braun<\/i><\/p>\n<p>Braun fu affascinato dai solfuri - cristalli minerali composti da sulfuri e metalli - grazie ai lavori di <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%93%D0%B8%D1%82%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%84,_%D0%98%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%BD_%D0%92%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%B3%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BC\">Johann Wilhelm Hittorf<\/a><\/noindex>. Gi\u00e0 nel 1833, Michael Faraday osserv\u00f2 che la conducibilit\u00e0 del solfuro d'argento aumentava con la temperatura, il che \u00e8 completamente opposto al comportamento dei conduttori metallici. Gittorf redasse un accurato rapporto quantitativo sulle misurazioni di questo effetto negli anni 1850, per i solfuri sia d'argento che di rame. Ora Brown, utilizzando un ingegnoso apparato sperimentale che premeva un conduttore metallico contro un cristallo di solfuro con una molla per garantire un buon contatto, scopr\u00ec qualcosa di ancora pi\u00f9 strano. La conducibilit\u00e0 dei cristalli dipendeva dalla direzione: ad esempio, la corrente poteva fluire bene in una direzione, ma invertendo la polarit\u00e0 della batteria, la corrente poteva improvvisamente calare drasticamente. I cristalli in una direzione si comportavano pi\u00f9 come conduttori (come normali metalli), mentre nell'altra pi\u00f9 come isolanti (come vetro o gomma). Questa propriet\u00e0 divenne nota come rettificazione, a causa della sua capacit\u00e0 di rettificare la corrente alternata<\/p>\n<p>All'incirca nello stesso periodo, i ricercatori scoprirono anche altre strane propriet\u00e0 di materiali come il selenio, che poteva essere estratto da alcune rocce solfuri. Sotto l'influenza della luce, il selenio aumentava la conducibilit\u00e0 e iniziava persino a generare elettricit\u00e0, oltre a poter essere utilizzato per la rettificazione. C'era qualche legame con i cristalli di solfuri? Senza modelli teorici in grado di spiegare ci\u00f2 che accadeva, regnava la confusione in questo campo.<\/p>\n<p>Tuttavia, l'assenza di una teoria non ferm\u00f2 i tentativi di applicare praticamente i risultati. Alla fine del 1890, Brown divenne professore all'Universit\u00e0 di Strasburgo \u2013 recentemente annessa alla Francia durante la <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D0%BE-%D0%BF%D1%80%D1%83%D1%81%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D0%B0\">Guerra Franco-Prussiana<\/a><\/noindex> e rinominata Universit\u00e0 del Kaiser Guglielmo. L\u00ec fu risucchiato in un'affascinante nuova realt\u00e0 della radiotelegraphicit\u00e0. Rispose positivamente alla proposta di un gruppo di imprenditori per la creazione congiunta di un sistema di comunicazione senza fili basato sulla trasmissione di onde radio attraverso l'acqua. Tuttavia, lui e i complici abbandonarono presto l'idea originale a favore della trasmissione aerea dei segnali, utilizzata da Marconi e altri.<\/p>\n<p>Tra gli aspetti della radio che il gruppo di Brown cercava di migliorare c'era il ricevitore standard dell'epoca, <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9A%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%80\">coerente<\/a><\/noindex>. Si basava sul fatto che le onde radio facevano aggregare trucioli metallici, permettendo alla corrente della batteria di passare verso il dispositivo di segnalazione. Funzionava, ma il sistema rispondeva solo a segnali relativamente forti, e per rompere l'aggregato di trucioli era necessario colpire costantemente il dispositivo. Brown ricord\u00f2 i suoi vecchi esperimenti con cristalli di sulfuro e nel 1899 ricre\u00f2 il suo vecchio dispositivo sperimentale con un nuovo obiettivo: fungere da rilevatore di segnali senza fili. Utilizz\u00f2 l'effetto di rettificazione per convertire la piccola corrente oscillante generata dalle onde radio in una corrente continua, che poteva alimentare un piccolo altoparlante che emetteva clic udibili per ogni punto o linea. Questo dispositivo divenne noto come &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80\">rivelatore a baffi di gatto<\/a><\/noindex>&#187; per l'aspetto del filamento che toccava facilmente la parte superiore del cristallo. Nella India britannica (dove oggi si trova il Bangladesh) il scienziato e inventore Jagadish Bose costru\u00ec un dispositivo simile, forse gi\u00e0 nel 1894. Ben presto altri iniziarono a fare rilevatori simili basati su silicio e carburo di silicio (carborundum).<\/p>\n<p>Tuttavia, fu il <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%82\">galenite<\/a><\/noindex>, solfuro di piombo, fuso per ottenere piombo fin dai tempi antichi, a diventare il materiale preferito per i rivelatori cristallini. Erano semplici da fabbricare ed economici, e in seguito divennero incredibilmente popolari tra i primi appassionati di radio. Inoltre, a differenza del coherer binario (con i trucioli che potevano essere aggregati o meno), il rivelatore cristallino poteva riprodurre un segnale continuo. Pertanto, poteva emettere trasmissioni vocali e musicali udibili, non solo il codice Morse con i suoi punti e trattini.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor: navigare al buio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/b43382b70622d1171b8d3e65e5927526.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Rivelatore \u201cbaffi di gatto\u201d basato sulla galenite. Il piccolo pezzo di filo a sinistra \u00e8 il baffo, e il pezzo di materiale argentato in basso \u00e8 il cristallo di galenite.<\/i><\/p>\n<p>Tuttavia, come stabilirono presto i delusi radioamatori, la ricerca del punto magico sulla superficie del cristallo, che forniva una buona rettificazione, poteva richiedere minuti o addirittura ore. E i segnali senza amplificazione erano deboli e avevano un timbro metallico. Negli anni '20, i ricevitori a valvole elettroniche con amplificatori a triodo praticamente resero i rivelatori a cristallo obsoleti ovunque. La loro unica caratteristica attraente rimaneva il costo ridotto.<\/p>\n<p>Questa breve apparizione nell'arena dei ricevitori radio sembrava essere il limite dell'applicazione pratica delle strane propriet\u00e0 elettriche del materiale, scoperte da Braun e altri.<\/p>\n<h2>Ossido di rame<\/h2>\n<p>\nPoi, negli anni '20, un altro fisico di nome Lars Grondal scopr\u00ec qualcosa di strano grazie al suo setup sperimentale. Grondal, il primo di una serie di ingegni instancabili della storia dell'Ovest americano, era figlio di un ingegnere edile. Suo padre, emigrato dalla Norvegia nel 1880, lavor\u00f2 per diversi decenni sulle ferrovie in California, Oregon e Washington. Inizialmente, Grondal sembrava volersi lasciare alle spalle il mondo ingegneristico del padre e si iscrisse presso l'Universit\u00e0 Johns Hopkins per ottenere il dottorato in fisica, intraprendendo un percorso accademico. Ma poi anche lui si coinvolse nel settore ferroviario, ricoprendo la posizione di direttore della ricerca presso la Union Switch and Signal, una divisione del gigante industriale <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/Westinghouse_Electric\">Westinghouse<\/a><\/noindex>, fornendo attrezzature per l'industria ferroviaria.<\/p>\n<p>Diverse fonti indicano motivazioni discordanti che hanno spinto Grondal nelle sue ricerche, ma ad ogni modo, inizi\u00f2 a sperimentare con dischi di rame riscaldati da un lato per creare uno strato ossidato. Lavorando con essi, not\u00f2 l'asedimo della corrente: la resistenza in un verso era tre volte superiore rispetto all'altro. Un disco di rame e ossido di rame rettificava la corrente proprio come un cristallo di solfuro.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor: navigare al buio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/5ea17aa0272848adb9fdb122b650dc19.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Schema di rettificatore a ossido di rame<\/i><\/p>\n<p>Per sei anni, Grondahl svilupp\u00f2 un raddrizzatore commerciale pronto per l'uso basato su questo fenomeno, con l'aiuto di un altro ricercatore degli Stati Uniti, Paul Geiger, e poi present\u00f2 una domanda di brevetto rivelando la sua scoperta all'American Physical Society nel 1926. Il dispositivo divenne subito un successo commerciale. Grazie all'assenza di fili fragili, era molto pi\u00f9 affidabile di un raddrizzatore a valvole elettroniche basato sul principio di Fleming ed era economico da produrre. A differenza dei raddrizzatori a cristallo di Braun, funzionava al primo colpo e, grazie a una maggiore superficie di contatto tra metallo e ossido, operava su un'ampia gamma di correnti e tensioni. Poteva caricare batterie, rilevare segnali in vari sistemi elettrici e funzionare come shunt di sicurezza in potenti generatori. Utilizzando i dischi come fotoelemento, poteva essere impiegato come misuratore della luce, risultando particolarmente utile in fotografia. Altri ricercatori, grosso modo nello stesso periodo, svilupparono raddrizzatori a base di selenio, trovando applicazioni simili.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor: navigare al buio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/61c76a25b892e1064316faf461bd3da1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Un pacchetto di raddrizzatori a base di ossido di rame. L'assemblaggio di pi\u00f9 dischi aumentava la resistenza inversa, permettendo di utilizzarli ad alta tensione.<\/i><\/p>\n<p>Dopo alcuni anni, due fisici dei Bell Laboratories, Joseph Becker e <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%82%D0%B5%D0%B9%D0%BD,_%D0%A3%D0%BE%D0%BB%D1%82%D0%B5%D1%80_%D0%A5%D0%B0%D1%83%D0%B7%D0%B5%D1%80\">Walter Brattain<\/a><\/noindex>, decisero di studiare il principio di funzionamento del raddrizzatore di rame \u2013 erano curiosi di sapere come funzionasse e come potesse essere utilizzato nella Bell System.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La storia del transistor: navigare al buio\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/a670707a5c9ee86ae7b7f129fd8fdee1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Brattain in et\u00e0 avanzata \u2013 circa 1950<\/i><\/p>\n<p>Brattain proveniva dalla stessa zona di Grondahl, dal Pacific Northwest, dove crebbe in una fattoria a pochi chilometri dal confine canadese. Nel corso delle scuole superiori si interess\u00f2 alla fisica, dimostrando abilit\u00e0 in questo campo, e alla fine ottenne un dottorato all'Universit\u00e0 del Minnesota alla fine degli anni '20, per poi lavorare ai Bell Laboratories nel 1929. Tra le altre cose, all'universit\u00e0 studi\u00f2 la pi\u00f9 recente fisica teorica, che stava guadagnando popolarit\u00e0 in Europa e conosciuta come meccanica quantistica (il suo tutor fu <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%92%D0%B0%D0%BD_%D0%A4%D0%BB%D0%B5%D0%BA,_%D0%94%D0%B6%D0%BE%D0%BD_%D0%A5%D0%B0%D0%B7%D0%B1%D1%80%D1%83%D0%BA\">John Hazbrook Van Fleck<\/a><\/noindex>, che fu anche mentore di John Atanasoff).<\/p>\n<h2>Rivoluzione quantistica<\/h2>\n<p>\nUna nuova piattaforma teorica si \u00e8 sviluppata lentamente negli ultimi tre decenni, e in futuro potr\u00e0 spiegare tutti i fenomeni strani che per anni sono stati osservati in materiali come galena, selenio e ossido rameo. Un'intera coorte di fisici, prevalentemente giovani e per lo pi\u00f9 provenienti dalla Germania e dai paesi vicini, ha dato vita a una rivoluzione quantistica nella fisica. Ovunque si guardasse, scoprivano non un mondo continuo e fluido, come gli era stato insegnato, ma strane particelle discrete.<\/p>\n<p>Tutto inizi\u00f2 negli anni 1890. Max Planck, il pi\u00f9 noto professore dell'Universit\u00e0 di Berlino, decise di affrontare un noto problema irrisolto: in che modo &#171;<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%82%D0%BD%D0%BE_%D1%87%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BE\">corpo nero assoluto<\/a><\/noindex>&#187; (una sostanza ideale che assorbe tutta l'energia e non la riflette) emette radiazioni nello spettro elettromagnetico? Furono provati vari modelli, nessuno dei quali corrispondeva ai risultati sperimentali - non funzionavano n\u00e9 a un estremo n\u00e9 all'altro dello spettro. Planck scopr\u00ec che se si ipotizzava che l'energia fosse emessa da un corpo in piccoli 'pacchetti' di grandezza discreta, si poteva scrivere una semplice legge che correlava la frequenza e l'energia, che corrispondeva perfettamente ai risultati empirici.<\/p>\n<p>Poco dopo, Einstein scopr\u00ec che lo stesso valeva per l'assorbimento della luce (il primo accenno ai fotoni), e J.J. Thomson dimostr\u00f2 che l'elettricit\u00e0 viene trasportata non da un fluido continuo o da un'onda, ma da particelle discrete: gli elettroni. Successivamente, Niels Bohr cre\u00f2 un modello che spiegava come gli atomi eccitati emettessero radiazione, assegnando agli elettroni orbite separate nell'atomo, ognuna delle quali possedeva la propria energia. Tuttavia, questo termine \u00e8 fuorviante, poich\u00e9 non si comportano affatto come le orbite planetarie: nel modello di Bohr, gli elettroni passavano istantaneamente da un'orbita o livello energetico a un altro, senza attraversare uno stato intermedio. Infine, negli anni '20, Erwin Schr\u00f6dinger, Werner Heisenberg, Max Born e altri crearono una piattaforma matematica generale, nota come meccanica quantistica, che includeva tutti i modelli quantistici speciali sviluppati nei venti anni precedenti.<\/p>\n<p>A questo punto, i fisici erano gi\u00e0 convinti che materiali come il selenio e il galenite, che mostrano propriet\u00e0 fotovoltaiche e di rettificazione, appartengano a una categoria a s\u00e9 stante di materiali, che hanno chiamato semiconduttori. La classificazione ha richiesto molto tempo per vari motivi. Innanzitutto, le categorie di \"conduttori\" e \"isolanti\" erano piuttosto ampie. I cosiddetti \"conduttori\" differivano notevolmente per conducibilit\u00e0; lo stesso si pu\u00f2 dire, ma in misura minore, per gli isolanti, e non era evidente come un determinato conduttore potesse essere attribuito a una di queste categorie. Inoltre, fino alla met\u00e0 del XX secolo, era impossibile ottenere o creare sostanze molto pure, e qualsiasi anomalia nella conducibilit\u00e0 dei materiali naturali poteva sempre essere attribuita a contaminazioni.<\/p>\n<p>Ora i fisici disponevano sia di strumenti matematici derivati dalla meccanica quantistica, sia di una nuova classe di materiali a cui potevano applicarli. Il teorico britannico <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Alan_Herries_Wilson\">Alan Wilson<\/a><\/noindex> \u00e8 stato il primo a mettere tutto questo insieme e a costruire un modello generale dei semiconduttori e del loro funzionamento nel 1931.<\/p>\n<p>Inizialmente, Wilson sosteneva che i materiali conduttivi si differenziano dai dielettrici per lo stato delle bande energetiche. La meccanica quantistica afferma che gli elettroni possono esistere su un numero limitato di livelli energetici associati ai gusci, o orbitali, di atomi singoli. Se si comprimono questi atomi insieme in una struttura di un materiale, \u00e8 pi\u00f9 corretto immaginare bande energetiche continue che attraversano il materiale. Nei conduttori, ci sono spazi liberi nelle bande ad alta energia, e il campo elettrico pu\u00f2 muovere liberamente gli elettroni l\u00ec. Negli isolanti, le bande sono piene, e per arrivare a una bande conduttiva pi\u00f9 alta, dove l'elettricit\u00e0 pu\u00f2 muoversi pi\u00f9 facilmente, \u00e8 necessario un notevole sforzo.<\/p>\n<p>Questo lo port\u00f2 alla conclusione che le impurit\u00e0 \u2013 atomi estranei nella struttura del materiale \u2013 devono contribuire alle sue propriet\u00e0 semiconduttrici. Possono fornire elettroni in eccesso, che si spostano facilmente nella banda di conduzione, o lacune \u2013 assenza di elettroni rispetto al resto del materiale \u2013 creando posti energetici vuoti dove possono muoversi elettroni liberi. Il primo caso \u00e8 stato successivamente chiamato semiconduttore di tipo n (o elettronico) \u2013 per il suo eccesso di carica negativa, e il secondo \u2013 di tipo p, o lacunare \u2013 per il suo eccesso di carica positiva.<\/p>\n<p>Infine, Wilson sugger\u00ec che il raddrizzamento della corrente tramite semiconduttori potesse essere spiegato in termini di <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A2%D1%83%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82\">effetto tunnel<\/a><\/noindex>, un improvviso salto degli elettroni oltre un sottile barriera elettrica nel materiale. La teoria sembrava plausibile, ma prevedeva che nel raddrizzatore la corrente dovesse fluire dall'ossido al rame, mentre in realt\u00e0 era esattamente il contrario.<\/p>\n<p>E cos\u00ec, nonostante tutte le scoperte di Wilson, i semiconduttori rimasero difficili da spiegare. Man mano che diventava chiaro, le variazioni microscopiche nella struttura cristallina e nella concentrazione di impurit\u00e0 influenzavano in modo sproporzionato il loro comportamento elettrico macroscopico. Ignorando la mancanza di comprensione \u2013 poich\u00e9 nessuno era riuscito a spiegare le osservazioni sperimentali fatte da Brown 60 anni prima \u2013 Brattain e Becker svilupparono un processo di produzione efficiente per raddrizzatori a base di rame e ossido per il loro datore di lavoro. Il Bell System inizi\u00f2 rapidamente a sostituire i raddrizzatori a tubi elettronici in tutto il sistema con un nuovo dispositivo che i loro ingegneri chiamarono <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%92%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80\">varistore<\/a><\/noindex>, poich\u00e9 la sua resistenza cambiava a seconda della direzione.<\/p>\n<h2>Medaglia d'oro<\/h2>\n<p>\nMervin Kelly, fisico e ex capo del dipartimento delle lampade elettroniche dei Bell Labs, si \u00e8 mostrato molto interessato a questo risultato. Negli ultimi decenni, le lampade elettroniche hanno fornito un servizio inestimabile a Bell, eseguendo funzioni che erano inaccessibili alla generazione precedente di componenti meccanici ed elettromeccanici. Tuttavia, si surriscaldavano, spesso surriscaldandosi, consumavano molta energia e erano complicate da mantenere. Kelly intendeva riprogettare il sistema Bell basandosi su componenti elettronici a stato solido pi\u00f9 affidabili e resistenti, come i varistori, che non richiedevano involucri ermetici riempiti di gas o vuoti, n\u00e9 filamenti incandescenti. Nel 1936 divenne capo del dipartimento di ricerca dei Bell Labs e inizi\u00f2 a indirizzare l'organizzazione su un nuovo percorso.<\/p>\n<p>Dopo aver ricevuto il raddrizzatore a stato solido, il passo successivo ovvio era creare un amplificatore a stato solido. Naturalmente, proprio come l'amplificatore a valvole, un tale dispositivo potrebbe funzionare anche come interruttore digitale. Questo interessava particolarmente l'azienda Bell, poich\u00e9 nei centralini telefonici erano ancora in uso un'enorme quantit\u00e0 di interruttori digitali elettromeccanici. L'azienda cercava una sostituzione pi\u00f9 affidabile, compatta, energeticamente efficiente e fredda della lampada elettronica nei sistemi telefonici, nei ricevitori radio, nei radar e in altre attrezzature analogiche, dove erano utilizzate per amplificare segnali deboli a un livello udibile dall'orecchio umano.<\/p>\n<p>Nel 1936, i Bell Labs hanno finalmente revocato il divieto di assunzione di personale, imposto durante la <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%B5%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F\">Grande Depressione<\/a><\/noindex>. Kelly inizi\u00f2 immediatamente a reclutare esperti in meccanica quantistica per aiutarlo a lanciare il suo programma di ricerca sui dispositivi a stato solido, tra cui <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A8%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D0%B8,_%D0%A3%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%8F%D0%BC_%D0%91%D1%80%D1%8D%D0%B4%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%B4\">William Shockley<\/a><\/noindex>, un altro escluso dalla costa occidentale, da Palo Alto (California). Il tema della sua recente tesi di dottorato al MIT si adattava perfettamente alle esigenze di Kelly: \"Zone elettroniche nel cloruro di sodio\".<\/p>\n<p>Brattain e Becker nel frattempo continuavano le loro ricerche sul raddrizzatore a ossido di rame, cercando di ottenere un miglior amplificatore a stato solido. Il modo pi\u00f9 ovvio per costruirlo era seguire l'analogia con la valvola elettronica. Proprio come Lee de Forest prese l'amplificatore a valvola e <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/405207\/\">inser\u00ec una griglia elettrica<\/a><\/noindex> tra il catodo e l'anodo, Brattain e Becker si immaginarono come si potesse inserire una griglia nel punto di contatto tra rame e ossido di rame, dove si supponeva avvenisse il raddrizzamento. Tuttavia, a causa dello spessore ridotto del materiale, considerarono impossibile realizzarlo, e non riuscirono in questo.<\/p>\n<p>Nel frattempo, altri sviluppi hanno dimostrato che i Bell Laboratories non erano l'unica azienda interessata all'elettronica a stato solido. Nel 1938, Rudolf Hilsh e Robert Paul pubblicarono i risultati di esperimenti condotti all'Universit\u00e0 di G\u00f6ttingen su un amplificatore a stato solido funzionante, creato mediante l'inserimento di una griglia cristallo di bromuro di potassio. Questo dispositivo laboratorio non aveva valore pratico \u2013 principalmente perch\u00e9 operava a frequenza non superiore a 1 Hz. Eppure, questa conquista non poteva non rallegrarre tutti gli interessati all'elettronica a stato solido. Nello stesso anno, Kelly assegn\u00f2 Shockley a un nuovo gruppo indipendente di ricerca sui dispositivi a stato solido e gli concesse, con i colleghi \u2013 Foster Nixon e Dean Woolridge \u2013 carta bianca per esplorare le loro potenzialit\u00e0.<\/p>\n<p>Almeno altri due inventori riuscirono a creare amplificatori a stato solido prima della Seconda guerra mondiale. Nel 1922, il fisico e inventore sovietico <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9B%D0%BE%D1%81%D0%B5%D0%B2,_%D0%9E%D0%BB%D0%B5%D0%B3_%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87\">Oleg Vladimirovich Losev<\/a><\/noindex> pubblic\u00f2 i risultati di esperimenti riusciti con semiconduttori a zincoite, ma le sue opere rimasero inosservate dalla comunit\u00e0 occidentale; nel 1926, l'inventore americano Julius Lilienfeld present\u00f2 una domanda di brevetto per un amplificatore a stato solido, ma non ci sono prove della funzionalit\u00e0 della sua invenzione.<\/p>\n<p>La prima grande illuminazione di Shockley nel suo nuovo ruolo avvenne durante la lettura del lavoro del fisico britannico Neville Mott \"Teoria dei raddrizzatori cristallini\" del 1938, dove finalmente veniva spiegato il principio di funzionamento del raddrizzatore Grondal all'ossido di rame. Mott utilizzava la matematica della meccanica quantistica per descrivere la formazione del campo elettrico all'interfaccia tra il metallo conduttore e l'ossido semiconduttore, e come gli elettroni \"saltano\" oltre questa barriera elettrica, invece di tunnelare, come proposto da Wilson. La corrente scorre pi\u00f9 facilmente dal metallo al semiconduttore che viceversa, poich\u00e9 il metallo ha un numero di elettroni liberi di gran lunga maggiore.<\/p>\n<p>Questo port\u00f2 Shockley esattamente alla stessa idea che Brattain e Becker avevano esaminato e scartato molti anni prima: realizzare un amplificatore a stato solido inserendo una rete di ossido di rame tra il rame e l'ossido di rame. Sperava che la corrente nella rete avrebbe aumentato la barriera che limitava la corrente dal rame all'ossido, creando una versione invertita e amplificata del segnale nella rete. Il suo primo tentativo goffo fall\u00ec completamente, quindi si rivolse a una persona con abilit\u00e0 di laboratorio pi\u00f9 affinate e ben nota per i raddrizzatori: Walter Brattain. E, sebbene non avesse dubbi sul risultato, Brattain accett\u00f2 di soddisfare la curiosit\u00e0 di Shockley e cre\u00f2 una versione pi\u00f9 complessa dell'amplificatore \"a rete\". Anche questa si rifiut\u00f2 di funzionare.<\/p>\n<p>Poi intervenne la guerra, lasciando il nuovo programma di ricerca di Kelly in disordine. Kelly prese la guida di un gruppo di lavoro sui radar nei Bell Labs, sostenuto dal principale centro di ricerca radar degli Stati Uniti al MIT. Brattain lavor\u00f2 brevemente con lui, poi pass\u00f2 alla ricerca sulla rilevazione magnetica dei sottomarini per conto della marina militare. Woolridge lavorava sui sistemi di controllo del fuoco, Nix sulla diffusione dei gas per il Progetto Manhattan, mentre Shockley si dedic\u00f2 alle ricerche operative, occupandosi inizialmente della lotta contro i sottomarini nell'Atlantico e poi dei bombardamenti strategici nel Pacifico.<\/p>\n<p>Tuttavia, nonostante questo intervento, la guerra non ha fermato lo sviluppo dell'elettronica a stato solido. Al contrario, ha portato a un massiccio afflusso di risorse in questo settore, conducendo a una concentrazione della ricerca su due materiali: germanio e silicio.<\/p>\n<h2>Cosa leggere ancora<\/h2>\n<p>\nErnest Bruan e Stuart MacDonald, Rivoluzione in Miniatura (1978)<\/p>\n<p>Friedrich Kurylo e Charles Susskind, Ferdinand Braun (1981)<\/p>\n<p>G. L. Pearson e W. H. Brattain, \u201cStoria della ricerca sui semiconduttori,\u201d Atti dell'IRE (dicembre 1955).<\/p>\n<p>Michael Riordan e Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)<br \/>\n<br \/>Fonte: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448238\/\">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 \u041c\u0435\u0442\u043e\u0434 \u00ab\u0431\u044b\u0441\u0442\u0440\u043e\u0439 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u0441\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u0439\u00bb, \u0438\u043b\u0438 \u0417\u0430\u0440\u043e\u0436\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0440\u0435\u043b\u0435 \u0414\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u043f\u0438\u0441\u0435\u0446 \u0413\u0430\u043b\u044c\u0432\u0430\u043d\u0438\u0437\u043c 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