トランゞスタの歎史、パヌト 2: 戊争のる぀がから

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シリヌズの他の蚘事:

戊争のる぀がはトランゞスタの出珟の舞台を敎えたした。 1939 幎から 1945 幎にかけお、半導䜓分野の技術的知識は倧幅に拡倧したした。 これには単玔な理由が XNUMX ぀ありたした。レヌダヌです。 戊争の最も重芁な技術。䟋ずしおは、空襲の探知、朜氎艊の捜玢、目暙ぞの倜間空襲の指瀺、防空システムや艊砲の照準などがありたす。 技術者たちは、小さなレヌダヌを砲匟に抌し蟌み、目暙の近くを飛行するずきに爆発させる方法さえ孊んだ。 ラゞオヒュヌズ。 しかし、この匷力な新しい軍事技術の源は、より平和的な分野、぀たり科孊目的での䞊局倧気の研究にありたした。

レヌダヌ

1901 幎、マルコヌニ無線電信䌚瀟は、コヌンりォヌルからニュヌファンドランドたで倧西掋を越えお無線メッセヌゞを送信するこずに成功したした。 この事実は珟代科孊を混乱に導きたした。 無線通信が圓然のように盎線的に進む堎合、そのような送信は䞍可胜であるはずです。 むギリスずカナダの間には地球を暪切らない盎接の芋通し線がないため、マルコヌニのメッセヌゞは宇宙に飛ばされる必芁があった。 アメリカの技術者アヌサヌ・ケニヌリヌずむギリスの物理孊者オリバヌ・ヘビサむドは、同時に独立しお、この珟象の説明は、電波を地球に反射しお戻すこずができる、倧気䞊局にあるむオン化したガスの局ず関連しおいるに違いないず提案したマルコヌニ自身は、電波は正しいず信じおいた地球の衚面の曲率に埓いたすが、物理孊者はそれを支持したせんでした)。

1920 幎代たでに、科孊者たちは、たず電離局の存圚を蚌明し、次にその構造を研究するこずを可胜にする新しい装眮を開発したした。 圌らは真空管を䜿っお短波無線パルスを生成し、指向性アンテナを䜿っおそれを倧気䞭に送り蟌み、゚コヌを蚘録したした。 電子ビヌム装眮 結果を実蚌するために。 ゚コヌリタヌン遅延が長くなるほど、電離局から遠く離れなければなりたせん。 この技術は倧気探知ず呌ばれ、レヌダヌ開発の基本的な技術むンフラストラクチャを提䟛したした「レヌダヌ」ずいう甚語は、RAdio Detection And Ranging から来おおり、1940 幎代たでアメリカ海軍で䜿甚されたせんでした。

適切な知識、リ゜ヌス、動機を持った人々が、そのような機噚の地䞊での応甚の可胜性に気づくのは時間の問題でした (したがっお、レヌダヌの歎史は、最初に地䞊での利甚を目的ずした望遠鏡の歎史ずは逆です) 。 そしお、無線が地球䞊にたすたす広がり、近くの船、飛行機、その他の倧きな物䜓からの干枉に気づく人が増えるに぀れお、そのような掞察が埗られる可胜性は高たりたした。 高局倧気探査技術の知識は第二次䞖界倧戊䞭に広たった 囜際極幎 (1932-1933)、科孊者たちが北極のさたざたな芳枬点からの電離局の地図を線集したずき。 その埌すぐに、むギリス、アメリカ、ドむツ、むタリア、゜連、その他の囜のチヌムが最も単玔なレヌダヌ システムを開発したした。

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ロバヌト・ワト゜ン・ワット 1935 幎のレヌダヌを䜿っお

その埌戊争が起こり、各囜にずっおレヌダヌの重芁性、そしおレヌダヌを開発するための資源が劇的に増加したした。 米囜では、これらのリ゜ヌスは、1940 幎に MIT に蚭立された新しい組織の呚りに集たりたした。 ラッドラボ この名前は、倖囜のスパむを誀解させ、攟射胜が実隓宀で研究されおいるずいう印象を䞎えるために特別に付けられたものでした。圓時、原子爆匟を信じおいる人はほずんどいたせんでした。 ラドラボ蚈画はマンハッタン蚈画ほど有名にはならなかったが、それでも同様に優秀で才胜のある物理孊者を党米から集めた。 研究所の最初の埓業員のうち XNUMX 人 (含む) ルむス・アルバレス О むシドヌル・アむザック・ラビその埌ノヌベル賞を受賞したした。 戊争が終わるたでに、玄500人の理孊博士、科孊者、技術者が研究宀で働き、合蚈4000人が働いおいたした。 ENIAC の予算党䜓に匹敵する XNUMX 䞇ドルが、戊争䞭に研究所から埗られたすべおの知識を蚘録した XNUMX 巻の攟射線研究所シリヌズだけに費やされたした (ただし、レヌダヌ技術に察する米囜政府の支出は制限されおいたせんでした) Rad Lab の予算に; 戊時䞭、政府は XNUMX 億ドル盞圓のレヌダヌを賌入したした。

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MIT 20 号通、Rad Lab があった堎所

Rad Lab の䞻な研究分野の XNUMX ぀は高呚波レヌダヌでした。 初期のレヌダヌはメヌトル単䜍で枬定される波長を䜿甚しおいたした。 しかし、センチメヌトル単䜍で枬定される波長を持぀高呚波ビヌム、぀たりマむクロ波は、よりコンパクトなアンテナを可胜にし、長距離にわたっお散乱が少ないため、範囲ず粟床においお倧きな利点が期埅できたす。 マむクロ波レヌダヌは飛行機の機銖に取り付けられ、朜氎艊の朜望鏡ほどの倧きさの物䜓を怜出できる可胜性がある。

この問題を最初に解決したのは、バヌミンガム倧孊の英囜の物理孊者チヌムでした。 1940 幎に圌らは「」を開発したした。共鳎マグネトロンこれは電磁気の「ホむッスル」のように機胜し、ランダムな電気パルスを匷力で正確に調敎されたマむクロ波ビヌムに倉えたした。 このマむクロ波送信機は、最も近い競合補品よりも XNUMX 倍匷力でした。 これにより、実甚的な高呚波レヌダヌ送信機ぞの道が開かれたした。 しかし、圌には高呚波を怜出できる受信機ずいう盞棒が必芁でした。 ここで半導䜓の歎史に戻りたす。

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マグネトロンの断面図

猫のひげの再来

真空管はマむクロ波レヌダヌ信号の受信にはたったく適しおいないこずが刀明したした。 熱陰極ず冷陜極の間のギャップにより静電容量が生じ、回路が高呚波で動䜜できなくなりたす。 高呚波レヌダヌに利甚可胜な最高の技術は、昔ながらの「猫のひげ「半導䜓結晶に抌し付けられた小さなワむダ片。 䜕人かがこれを独自に発芋したしたが、私たちの話に最も近いのはニュヌゞャヌゞヌで起こったこずです。

1938 幎、ベル研究所は 40 cm 範囲の火噚管制レヌダヌを開発する契玄を海軍ず結びたした。このレヌダヌは、共鳎以前のマグネトロン時代の既存のレヌダヌよりもはるかに短く、したがっお呚波数が高くなりたす。 䞻な研究䜜業は、スタテン アむランドの南にあるホルムデルにある研究宀の郚門で行われたした。 研究者らが高呚波受信機に䜕が必芁かを理解するのに時間はかからず、すぐに゚ンゞニアのゞョヌゞ・サりスワヌスはマンハッタンのラゞオ店を探し回っお叀い猫ひげ怜出噚を探し始めた。 予想どおり、ランプ怜出噚よりもはるかにうたく機胜したしたが、䞍安定でした。 そこでサりスワヌスは、ラッセル・オヌルずいう電気化孊者を探し出し、単䞀点結晶怜出噚の応答の均䞀性を改善するよう䟝頌したした。

オルはかなり倉わった人物で、テクノロゞヌの発展を自分の運呜ず考え、将来のビゞョンを持った定期的な掞察に぀いお語っおいたした。 たずえば、圌は 1939 幎にシリコン増幅噚が将来発明されるこずを知っおいたが、運呜は他の人が発明する運呜にあったず述べたした。 数十の遞択肢を怜蚎した結果、圌はサりスワヌス受信機に最適な玠材ずしおシリコンに萜ち着きたした。 問題は、材料の含有量を制埡しおその電気的特性を制埡する胜力でした。 圓時、工業甚シリコンむンゎットは広く普及しおおり、補鉄所で䜿甚されおいたしたが、そのような補造では、シリコン䞭のリン含有量が 1% であるなど誰も気にしたせんでした。 オルは数人の冶金孊者の協力を埗お、これたで可胜であったものよりもはるかにきれいなブランクを入手するこずに着手したした。

圌らが䜜業を進めおいくうちに、結晶の䞭には䞀方向に電流を敎流するものもあれば、別の方向に電流を敎流するものもあるこずを発芋したした。 圌らはそれらを「n型」ず「p型」ず呌びたした。 さらなる分析により、さたざたな皮類の䞍玔物がこれらの皮類の原因であるこずが刀明したした。 シリコンは呚期衚の XNUMX 番目の列にあり、その倖殻に XNUMX ぀の電子があるこずを意味したす。 玔粋なシリコンのブランクでは、これらの電子のそれぞれが隣接する電子ず結合したす。 XNUMX 番目の列からの䞍玔物、たずえば電子が XNUMX ぀少ないホり玠は、結晶内に電流が移動するための远加のスペヌスである「穎」を䜜成したした。 その結果、p 型半導䜓 (過剰な正電荷を持぀) が埗られたした。 リンなどの XNUMX 番目の列の元玠は、電流を流すための自由電子を远加し、n 型半導䜓が埗られたした。

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シリコンの結晶構造

この研究はどれも非垞に興味深いものでしたが、1940 幎たでにサりスワヌスずオヌルは高呚波レヌダヌの実甚的なプロトタむプの䜜成には皋遠い状態でした。 同時に、英囜政府は、マグネトロン送信機ず連携しお動䜜する既補のマむクロ波怜出噚をすでに開発しおいたドむツ空軍からの差し迫った脅嚁のため、即時実甚的な結果を芁求したした。

しかし、技術進歩のバランスは間もなく倧西掋の西偎に傟くでしょう。 チャヌチルは、実際に戊争に参加する前に、英囜の技術秘密をすべおアメリカ人に明らかにするこずに決めたしたどうせそうなるず思っおいたからです。 圌は、情報挏掩のリスクを負っおも䟡倀があるず信じおいた。そうすれば、米囜のあらゆる産業胜力が栞兵噚やレヌダヌなどの問題の解決に投入されるこずになるからである。 英囜科孊技術ミッション (ずしおよく知られおいたす) ティザヌドの䜿呜圌女は 1940 幎 XNUMX 月にワシントンに到着し、テクノロゞヌの驚異の圢をした莈り物を荷物に入れたした。

共振マグネトロンの驚異的なパワヌず、その信号を受信する英囜の氎晶怜出噚の有効性の発芋により、高呚波レヌダヌの基瀎ずしおのアメリカの半導䜓研究が掻性化されたした。 特に材料科孊では、やるべきこずがたくさんありたした。 需芁を満たすために、半導䜓結晶は「以前は可胜であった量をはるかに䞊回る数癟䞇個生産する必芁がありたした。 敎流を改善し、衝撃感床ず焌き付きを軜枛し、結晶の異なるバッチ間のばら぀きを最小限に抑える必芁がありたした。」

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シリコン点接点敎流噚

Rad Lab は、半導䜓結晶の特性ず、貎重な受信機特性を最倧化するためにそれらをどのように倉曎できるかを研究するための新しい研究郚門を開蚭したした。 最も有望な材料はシリコンずゲルマニりムだったので、Rad Lab は安党策を講じるこずを決定し、䞡方を研究する䞊行プログラムを開始したした。ペンシルバニア倧孊ではシリコン、パデュヌ倧孊ではゲルマニりムです。 ベル、りェスチングハりス、デュポン、シルバニアなどの業界倧手は、独自の半導䜓研究プログラムを開始し、氎晶怜出噚甚の新しい補造斜蚭の開発を開始したした。

共同の努力により、シリコンずゲルマニりムの結晶の玔床は圓初の 99% から 99,999%、぀たり 100 原子あたり 000 個の䞍玔物粒子たで䞊昇したした。 その過皋で、科孊者や技術者の幹郚はゲルマニりムずシリコンの抜象的な特性を深く理解し、それらを制埡するための技術、぀たり溶解、結晶の成長、必芁な䞍玔物導電性を高めるホり玠などの添加などを適甚したした。

そしお戊争は終わりたした。 レヌダヌの需芁は消えたしたが、戊争䞭に埗た知識ず技術は残り、゜リッドステヌト増幅噚の倢は忘れられたせんでした。 さお、競争はそのようなアンプを䜜成するこずでした。 そしお、少なくずも XNUMX ぀のチヌムがこの賞を獲埗するのに有利な立堎にありたした。

りェストラファむ゚ット

XNUMX ぀目は、オヌストリア生たれの物理孊者カヌル・ラヌク・ホロノィッツ率いるパデュヌ倧孊のグルヌプでした。 圌はその才胜ず圱響力によっお倧孊の物理孊科を独力で無名から救い出し、ゲルマニりム研究を圌の研究宀に委蚗するずいうラド研究所の決定に圱響を䞎えた。

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カヌル・ラヌクホロノィッツ、1947幎、䞭倮、パむプを持぀

1940 幎代初頭たでには、シリコンがレヌダヌ敎流噚に最適な材料ず考えられおいたしたが、呚期衚䞊でそのすぐ䞋の材料もさらなる研究の䟡倀があるように芋えたした。 ゲルマニりムは融点が䜎く、加工が容易であるため実甚的な利点がありたした。シリコンの融点は 940 床鋌ずほが同じであるのに察し、玄 1400 床です。 融点が高いため、溶融シリコンに挏れ出しおシリコンを汚染しないブランクを䜜るのは非垞に困難でした。

したがっお、ラヌク・ホロノィッツず圌の同僚は戊争党䜓を費やしお、ゲルマニりムの化孊的、電気的、物理的特性を研究したした。 最も重芁な障害は「逆電圧」でした。ゲルマニりム敎流噚は、非垞に䜎い電圧になるず、電流の敎流を停止し、電流が逆方向に流れるようになりたす。 逆電流パルスがレヌダヌの残りのコンポヌネントを焌き付けたした。 ラヌク・ホロノィッツの倧孊院生の䞀人であるシヌモア・ベンザヌは、この問題を XNUMX 幎以䞊研究し、最終的に最倧数癟ボルトの電圧で逆パルスを停止するスズベヌスの添加剀を開発したした。 その埌間もなく、ベル研究所の補造郚門であるりェスタン ゚レクトリック瀟は、軍事甚途向けにベンザヌ敎流噚の䟛絊を開始したした。

パヌデュヌ倧孊でのゲルマニりムの研究は戊埌も続けられたした。 1947 幎 XNUMX 月、すでに教授だったベンザヌは、いく぀かの実隓でゲルマニりム結晶に高呚波振動が珟れたずいう異垞な珟象を報告したした。 そしお圌の同僚のラルフ・ブレむは、戊時䞭に開始されたプロゞェクトで「䜓積抵抗」の研究を続けたした。 䜓積抵抗は、敎流噚の接点におけるゲルマニりム結晶内を電気がどのように流れるかを衚したす。 ブレむ氏は、高電圧パルスがこれらの電流に察するn型ゲルマニりムの抵抗を倧幅に枛少させるこずを発芋した。 圌はそれずは知らずに、いわゆるものを目撃したした。 「少数の」電荷担䜓。 n型半導䜓では、過剰な負電荷が倚数電荷キャリアずしお機胜したすが、正の「正孔」も電流を流すこずができたす。この堎合、高電圧パルスによりゲルマニりム構造内に正孔が生成され、少数電荷キャリアが出珟したす。 。

ブレむずベンザヌは、気付かずにゲルマニりムアンプに興味をそそられるように近づいおきたした。 ベンザヌは、1948 幎 XNUMX 月の䌚議でベル研究所の科孊者りォルタヌ ブラッテンを捕たえ、䜓積抗力に぀いお話し合った。 圌は、ブラッテンに察し、電流を流すこずができる最初の点接觊の隣に別の点接觊を配眮すれば、衚面䞋で䜕が起こっおいるかを理解できるかもしれないず提案した。 ブラッテンはこの提案に静かに同意し、立ち去った。 これから芋おいきたすが、圌はそのような実隓で䜕が明らかになるかをよく知っおいたした。

オニヌ・スヌ・ボワ

パヌデュヌのグルヌプは、トランゞスタに向けお飛躍するための技術ず理論的基盀の䞡方を持っおいたした。 しかし、圌らがそれを芋぀けたのは偶然でしかありたせん。 圌らは材料の物理的特性に興味があり、新しいタむプのデバむスの探玢には興味がありたせんでした。 オヌヌ・ス・ボワ (フランス) では、たったく異なる状況が広がっおいたした。そこでは、ドむツ出身の XNUMX 人の元レヌダヌ研究者、ハむンリッヒ・ノェルカヌずヘルベルト・マタヌレが、産業甚半導䜓デバむスの開発を目暙ずするチヌムを率いおいたした。

りェルカヌは最初に物理孊を孊び、その埌、有名な理論家アヌノルド・ゟンマヌフェルトが運営するミュンヘン倧孊で物理孊を教えたした。 1940 幎以来、圌は玔粋に理論的な道を離れ、ドむツ空軍のレヌダヌの開発に取り組み始めたした。 マタレベルギヌ出身はアヌヘンで育ち、そこで物理孊を孊びたした。 圌は 1939 幎にドむツの倧手ラゞオ局 Telefunken の研究郚門に入瀟したした。 戊時䞭、圌は連合軍の空襲を避けるために東のベルリンからシレゞアの修道院に䜜品を移し、その埌進軍する赀軍を避けるために西に戻り、最終的にアメリカ軍の手に萜ちたした。

反ヒトラヌ連合のラむバルたちず同様、ドむツ人は1940幎代初頭たでに、氎晶探知機がレヌダヌの理想的な受信機であり、シリコンずゲルマニりムがその補造に最も有望な材料であるこずを知っおいた。 マタレずりェルカヌは戊時䞭、敎流噚におけるこれらの材料の効率的な䜿甚を改善しようず詊みたした。 戊埌、䞡者は軍事掻動に関しお定期的な尋問を受け、最終的に1946幎にフランス情報将校からパリぞの招埅を受けた。

りェスティングハりスのフランス郚門である Compagnie des Freins & Signaux (「ブレヌキず信号の䌚瀟」) は、フランスの電話圓局から゜リッドステヌト敎流噚を補造する契玄を受け取り、ドむツの科孊者に協力を求めたした。 最近の敵同士がこのように同盟するのは奇劙に思えるかもしれないが、この取り決めは双方にずっお非垞に有利であるこずが刀明した。 1940幎に敗戊したフランスには半導䜓分野の知識を埗る胜力がなく、ドむツの技術を切実に必芁ずしおいた。 ドむツ人は占領䞋で戊争で荒廃した囜ではハむテク分野の開発を行うこずができなかったため、仕事を続ける機䌚に飛び぀いた。

りェルカヌずマタヌレはパリ郊倖のオヌヌ・スヌ・ボワにある 1947 階建おの家に本瀟を眮き、技術者チヌムの助けを借りお XNUMX 幎末たでにゲルマニりム敎流噚の立ち䞊げに成功したした。その埌、圌らはより本栌的な研究に着手したした。賞品: りェルカヌは超䌝導䜓ぞの興味に戻り、マタレは増幅噚に興味を持ちたした。

トランゞスタの歎史、パヌト 2: 戊争のる぀がから
ハヌバヌト・マタレ、1950幎

戊時䞭、マタレは回路ノむズを䜎枛するために、1 点接觊敎流噚「デュオダむオヌド」を実隓したした。 圌は実隓を再開し、すぐに最初の猫のひげから100億分の1948メヌトルの䜍眮にあるXNUMX番目の猫のひげが、最初の猫のひげを流れる電流を調敎できるこずを発芋したした。 圌は゜リッドステヌトアンプを䜜成したしたが、かなり圹に立たないアンプでした。 より信頌性の高い性胜を達成するために、圌は戊時䞭にゲルマニりム結晶を扱った豊富な経隓を積んだりェルカヌに頌るこずにしたした。 りェルカヌのチヌムはゲルマニりム結晶のより倧芏暡でより玔粋なサンプルを成長させ、材料の品質が向䞊するに぀れお、XNUMX 幎 XNUMX 月たでにマタレ点接觊増幅噚の信頌性が向䞊したした。

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ゲルマニりムずのXNUMX぀の接点を持぀マタレ回路に基づく「トランゞスタ」のX線画像

マタレは、䜕が起こっおいるのかに぀いおの理論モデルさえ持っおいたした。圌は、XNUMX 番目の接点がゲルマニりムに穎を開け、最初の接点を通る電流の通過を加速し、少数の電荷キャリアを䟛絊するず信じおいたした。 りェルカヌは圌の意芋に同意せず、䜕が起こっおいるかはある皮の堎の効果に䟝存しおいるず信じおいたした。 しかし、その装眮や理論を解明する前に、アメリカ人のグルヌプがたったく同じコンセプト、぀たり XNUMX ぀の点接觊を備えたゲルマニりム増幅噚を XNUMX か月前に開発しおいたこずを知りたした。

マレヌ・ヒル

戊争の終わりに、マヌビン・ケリヌはビル・ショックレヌが率いるベル研究所の半導䜓研究グルヌプを改革した。 プロゞェクトは成長し、より倚くの資金を獲埗し、マンハッタンにあった元の研究宀の建物からニュヌゞャヌゞヌ州マレヌヒルの拡匵キャンパスに移転したした。

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マレヌ ヒル キャンパス、玄1960幎

ショックレヌは、戊時䞭にオペレヌションズリサヌチに埓事した埌先進的な半導䜓を再認識するために、1945 幎の春にラッセル オヌルのホルムデル研究所を蚪問したした。 オヌル氏は戊時䞭シリコンの開発に取り組み、時間を無駄にしたせんでした。 圌はショックレヌに、圌が「デシスタヌ」ず呌んだ、自分で䜜った粗末なアンプを芋せた。 圌はシリコン点接觊敎流噚を䜿甚し、そこにバッテリヌから電流を送りたした。 どうやら、バッテリヌからの熱によっお接点の抵抗が枛少し、敎流噚がアンプに倉わり、受信した無線信号をスピヌカヌに電力を䟛絊するのに十分な電力を持った回路に送信できるようになったそうです。

効果は粗雑で信頌性が䜎く、商品化には適しおいたせんでした。 しかし、半導䜓増幅噚を䜜成するこずは可胜であり、これは固䜓゚レクトロニクス分野の研究の優先事項ずされるべきであるずいうショックレヌの意芋を確認するには十分でした。 オラのチヌムずのこの䌚合で、ショックリヌはシリコンずゲルマニりムが最初に研究されるべきであるず確信した。 それらは魅力的な電気特性を瀺し、オヌルの仲間の冶金孊者であるゞャック・スカフずヘンリヌ・゜ラヌは戊時䞭にこれらの結晶の成長、粟補、ドヌピングにおいお驚くべき成功を収め、他の半導䜓材料で利甚可胜なすべおの技術を䞊回りたした。 ショックレヌ氏のグルヌプは、戊前の酞化銅アンプにこれ以䞊時間を無駄にする぀もりはなかった。

ケリヌの助けを借りお、ショックリヌは新しいチヌムを結成し始めた。 䞻芁なプレヌダヌには、ショックレヌの゜リッドステヌト増幅噚ぞの最初の詊み1940 幎を支揎したりォルタヌ・ブラッテンず、若い物理孊者でベル研究所の新入瀟員ゞョン・バヌディヌンが含たれおいたした。 バヌディヌンは、おそらくチヌムのメンバヌの䞭で固䜓物理孊に぀いお最も広範な知識を持っおいたした。圌の論文では、金属ナトリりムの構造における電子の゚ネルギヌ準䜍に぀いお説明しおいたした。 圌はアタナ゜フやブラッテンず同じく、ゞョン・ハズブルック・ノァン・フレックのもう䞀人の匟子でもあった。

そしお、アタナ゜フず同様に、バヌディヌンずショックリヌの論文には非垞に耇雑な蚈算が必芁でした。 圌らは、モンロヌの卓䞊蚈算機を䜿甚しお材料の゚ネルギヌ構造を蚈算するために、アラン・りィル゜ンによっお定矩された半導䜓の量子力孊理論を䜿甚する必芁がありたした。 実際、圌らはトランゞスタの䜜成を支揎するこずで、将来の倧孊院生をそのような䜜業から救うこずに貢献したした。

ショックレヌの゜リッドステヌトアンプぞの最初のアプロヌチは、埌に「」ず呌ばれるものに䟝存しおいたした。フィヌルド効果」。 圌は、過剰な負電荷を䌎うn型半導䜓の䞊に金属板を吊り䞋げたした。 プレヌトに正の電荷を加えるず、過剰な電子が結晶の衚面に匕き寄せられ、電流が容易に流れる負の電荷の川が圢成されたした。 このようにしお増幅された信号りェハ䞊の電荷レベルで衚されるは、半導䜓の衚面に沿っお通過する䞻回路を倉調する可胜性がありたす。 このスキヌムの効率性は、物理孊の理論的知識によっお圌に瀺唆されたした。 しかし、倚くの実隓にもかかわらず、この蚈画は決しお機胜したせんでした。

1946 幎 XNUMX 月たでに、バヌディヌンはこの理由を説明する十分に開発された理論を䜜成したした。぀たり、量子レベルでの半導䜓の衚面は、その内郚ずは異なる動䜜をしたす。 衚面に匕き寄せられたマむナス電荷は「衚面状態」に捕捉され、電堎がプレヌトを通っお材料に浞透するのを劚げたす。 チヌムの残りのメンバヌは、この分析に説埗力があるず考え、次の XNUMX ぀の方向に沿った新しい研究プログラムを開始したした。

  1. 衚面状態の存圚を蚌明したす。
  2. それらの特性を研究しおください。
  3. それらを倒し、それをうたく機胜させる方法を考え出す 電界効果トランゞスタ.

17 幎半の研究ず実隓を経お、1947 幎 XNUMX 月 XNUMX 日、ブラッテンは画期的な進歩を遂げたした。 圌は、り゚ハず半導䜓の間に氎などのむオンを満たした液䜓を眮くず、り゚ハからの電堎がむオンを半導䜓に向かっお抌し、そこで衚面状態に捕獲された電荷を䞭和するこずを発芋した。 珟圚、圌はりェヌハ䞊の電荷を倉えるこずによっおシリコン片の電気的挙動を制埡できるようになりたした。 この成功により、バヌディヌン氏は増幅噚を䜜成するための新しいアプロヌチのアむデアを埗るこずができたした。敎流噚の接点を電解質氎で囲み、氎䞭で XNUMX 本目のワむダを䜿甚しお衚面状態を制埡し、䞻電流の導電率レベルを制埡するずいうものです。接觊。 こうしおバヌディヌンずブラッテンはゎヌルラむンに到達した。

バヌディヌンのアむデアはうたくいきたしたが、増幅が匱く、人間の耳には届かない非垞に䜎い呚波数で動䜜するため、電話やラゞオの増幅噚ずしおは圹に立ちたせんでした。 バヌディヌン氏は、衚面に集たる電荷が少なくなるず信じお、パヌデュヌで補造された逆電圧耐性のあるゲルマニりムに切り替えるこずを提案した。 突然、圌らは倧幅な増加を受け取りたしたが、予想ずは逆の方向でした。 圌らは少数キャリア効果を発芋したした。ゲルマニりムを流れる電流は、予想される電子ではなく、電解質からの正孔によっお増幅されたした。 電解液䞭のワむダ䞊の電流により、n 型ゲルマニりムの衚面に p åž‹å±€ (過剰な正電荷の領域) が圢成されたす。

その埌の実隓では、電解液がたったく必芁ないこずがわかりたした。0,05 ぀の接点をゲルマニりム衚面の近くに眮くだけで、䞀方の接点からもう䞀方の接点の電流に倉調するこずが可胜でした。 それらをできるだけ近づけるために、ブラッテン氏は䞉角圢のプラスチック片に金箔を巻き付け、最埌に金箔を慎重に切りたした。 次に、バネを䜿っお䞉角圢をゲルマニりムに抌し぀けたした。その結果、切り蟌みの XNUMX ぀の端が XNUMX mm の距離でゲルマニりムの衚面に觊れたした。 これにより、ベル研究所のトランゞスタ プロトタむプには独特の倖芳が䞎えられたした。

トランゞスタの歎史、パヌト 2: 戊争のる぀がから
ブラッテンずバヌディヌンのトランゞスタのプロトタむプ

マタレずりェルカヌの装眮ず同様、原理的には叀兞的な「猫のひげ」であり、接觊点が 16 ぀ではなく 1000 ぀あるだけです。 100 月 40 日、電力ず電圧が倧幅に増加し、可聎範囲の呚波数が XNUMX Hz になりたした。 XNUMX週間埌、軜埮な改良を加えた埌、バヌディヌンずブラッテンは電圧をXNUMX倍、電力をXNUMX倍に高め、圌らの装眮が可聎音声を生成できるこずをベル瀟の取締圹らに実蚌した。 ゜リッドステヌト開発チヌムのもう䞀人のメンバヌであるゞョン・ピアヌスは、ベルの酞化銅敎流噚であるバリスタの名前にちなんで「トランゞスタ」ずいう甚語を䜜りたした。

次の30か月間、研究所は新しい䜜品の秘密を守りたした。 経営陣は、他の人がトランゞスタを手に入れる前に、確実にトランゞスタの商品化を有利にスタヌトさせたいず考えおいたした。 蚘者䌚芋は1948幎XNUMX月XNUMX日に予定されおいたが、ちょうどそのタむミングでりェルカヌずマタレの䞍死の倢が打ち砕かれた。 䞀方、半導䜓研究グルヌプは静かに厩壊した。 バヌディヌンずブラッテンの功瞟を聞いた埌、圌らの䞊叞であるビル・ショックレヌは、すべおの功瞟を自分のものにしようず動き始めた。 そしお、ショックリヌは芳察的な圹割しか果たしおいなかったが、公開プレれンテヌションでは同等か、それ以䞊の知名床を埗た - この公開された写真でわかるように、実隓の最䞭、研究宀のベンチのすぐ隣でショックリヌは撮圱されおいる。

トランゞスタの歎史、パヌト 2: 戊争のる぀がから
1948 幎の広報写真 - バヌディヌン、ショックリヌ、ブラッテン

しかし、ショックレヌにずっおは、同等の名声だけでは十分ではありたせんでした。 そしおベル研究所の倖の人がこのトランゞスタのこずを知る前に、圌は自分自身のためにそれを再発明するこずに忙しかった。 そしおこれは、そのような倚くの再発明のうちの最初のものにすぎたせんでした。

他に䜕を読むべきか

  • ロバヌト・ブデリ、䞖界を倉えた発明 (1996)
  • マむケル・リオヌダン、「いかにペヌロッパがトランゞスタを芋逃したか」、IEEE Spectrum (1 幎 2005 月 XNUMX 日)
  • マむケル・ラむオヌダンずリリアン・ホッデ゜ン『クリスタル・ファむア』1997幎
  • アルマンド・ノァン・ドルマル「『フランス』トランゞスタ」 www.cdvandt.org/VanDormael.pdf (1994)

出所 habr.com

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