Aner Artikelen an der Serie:
- Geschicht vum Relais
- Geschicht vun elektronesche Computeren
- Geschicht vun der Transistor
- Internet Geschicht
D'Krichskruegel huet d'Bühn fir d'Entstoe vum Transistor gesat. Vun 1939 bis 1945 huet sech d'technesch Wëssen am Beräich vun de Hallefleit enorm ausgebaut. An et war een einfache Grond dofir: Radar. Déi wichtegst Technologie vum Krich, Beispiller dovun enthalen: Loftattacken z'entdecken, U-Booter sichen, Nuetsloftattacken op Ziler riichten, Loftverteidegungssystemer a Marinegewierer zielen. D'Ingenieuren hu souguer geléiert wéi een kleng Radaren an Artilleriegeschoss schung, sou datt se explodéieren wéi se no beim Zil fléien - . D'Quell vun dëser mächteger neier militärescher Technologie war awer an engem méi friddleche Gebitt: d'Studie vun der ieweschter Atmosphär fir wëssenschaftlech Zwecker.
Radar
Am Joer 1901 huet d'Marconi Wireless Telegraph Company erfollegräich eng drahtlos Noriicht iwwer den Atlantik iwwerdroen, vu Cornwall op Newfoundland. Dës Tatsaach huet modern Wëssenschaft an Duercherneen gefouert. Wann Radiosendungen an enger riichter Linn reesen (wéi se sollten), soll esou Iwwerdroung onméiglech sinn. Et gëtt keng direkt Siichtlinn tëscht England a Kanada, déi d'Äerd net iwwerkreest, sou datt dem Marconi säi Message muss an de Weltraum fléien. Den amerikaneschen Ingenieur Arthur Kennealy an de britesche Physiker Oliver Heaviside hunn gläichzäiteg an onofhängeg virgeschloen datt d'Erklärung fir dëse Phänomen mat enger Schicht vun ioniséierter Gas an der ieweschter Atmosphär verbonne muss sinn, fäeg Radiowellen zréck op d'Äerd ze reflektéieren (Marconi selwer huet gegleeft datt Radiowellen d'Krümmung vun der Äerduewerfläch befollegen, awer d'Physiker hunn et net ënnerstëtzt).
Bis den 1920er hunn d'Wëssenschaftler nei Ausrüstung entwéckelt, déi et méiglech gemaach huet fir d'éischt d'Existenz vun der Ionosphär ze beweisen an duerno seng Struktur ze studéieren. Si hunn Vakuumröhre benotzt fir Kuerzwelle Radioimpulser ze generéieren, Direktional Antennen fir se an d'Atmosphär ze schécken an d'Echoen opzehuelen, an d'Resultater ze weisen. Wat méi laang d'Echo-Retour Verspéidung ass, dest méi wäit muss d'Ionosphär sinn. Dës Technologie gouf atmosphäresch Klang genannt, an et huet d'Basis technesch Infrastruktur fir d'Entwécklung vum Radar zur Verfügung gestallt (de Begrëff "Radar", vu RAdio Detection And Ranging, koum eréischt an den 1940er Joren an der US Navy).
Et war nëmmen eng Fro vun der Zäit ier Leit mat dem richtege Wëssen, Ressourcen a Motivatioun d'Potenzial fir terrestresch Uwendunge vun esou Ausrüstung realiséiert hunn (also ass d'Geschicht vum Radar de Géigendeel vun der Geschicht vum Teleskop, deen als éischt fir terrestresch Notzung geduecht war) . An d'Wahrscheinlechkeet vun esou engem Abléck ass eropgaang wéi de Radio sech ëmmer méi iwwer de Planéit verbreet huet, a méi Leit hu gemierkt datt Interferenz vu Schëffer, Fligeren an aner grouss Objete kommen. Wëssen vun ieweschte Atmosphär Kläng Technologien verbreet während der zweeter (1932-1933), wéi d'Wëssenschaftler eng Kaart vun der Ionosphär aus verschiddene Arktesche Statiounen zesummegestallt hunn. Kuerz drop hunn Équipen a Groussbritannien, den USA, Däitschland, Italien, der UdSSR an anere Länner hir einfachst Radarsystemer entwéckelt.
mat sengem 1935 Radar
Dunn ass de Krich geschitt, an d'Wichtegkeet vu Radaren fir Länner - an d'Ressourcen fir se z'entwéckelen - ass dramatesch eropgaang. An den USA hunn dës Ressourcen sech ëm eng nei Organisatioun gesammelt, déi 1940 um MIT gegrënnt gouf, bekannt als (Et gouf sou speziell genannt fir auslännesch Spioun ze täuschen an den Androck ze kreéieren datt Radioaktivitéit am Labo studéiert gouf - deemools hu wéineg Leit un Atombommen gegleeft). De Rad Lab-Projet, deen net esou berühmt gouf wéi de Manhattan Project, huet trotzdem gläich ausgezeechent an talentéiert Physiker aus der ganzer USA an seng Reie rekrutéiert. Fënnef vun den éischte Mataarbechter vum Laboratoire (inklusiv и ) krut duerno Nobelpräisser. Um Enn vum Krich hunn eng 500 Dokteren vun der Wëssenschaft, Wëssenschaftler an Ingenieuren am Labo geschafft, an am Ganzen 4000 Leit geschafft. Eng hallef Millioun Dollar - vergläichbar mam ganzen ENIAC Budget - gouf eleng un der Stralungslaboratoire Serie ausginn, e siweanzwanzeg-Volume Rekord vun all de Wëssen, deen aus dem Labo während dem Krich gewonnen gouf (obwuel d'US Regierungsausgaben op Radartechnologie net limitéiert waren zum Rad Lab Budget ; während dem Krich huet d'Regierung dräi Milliarden Dollar u Radare kaaft).
MIT Gebai 20, wou de Rad Lab war
Ee vun den Haaptberäicher vun der Fuerschung vum Rad Lab war Héichfrequenzradar. Fréier Radare benotzt Wellelängten, déi a Meter gemooss goufen. Awer méi héije Frequenzstrahlen mat Wellelängten, déi an Zentimeter gemooss goufen - Mikrowellen - hunn méi kompakt Antennen erlaabt a si manner iwwer laang Distanzen verspreet, a verspriechen méi grouss Virdeeler am Beräich a Genauegkeet. Mikrowellenradare konnten an d'Nues vun engem Fliger passen an Objeten detektéieren an der Gréisst vun engem Periskop vun engem U-Boot.
Déi éischt fir dëse Problem ze léisen war e Team vu britesche Physiker vun der University of Birmingham. Am Joer 1940 hunn se "", déi geschafft huet wéi en elektromagnéitescht "Pfeifen", deen e zoufällege Puls vun Elektrizitéit an e mächtege a präzis ofgestëmmte Strahl vu Mikrowellen ëmgewandelt huet. Dëse Mikrowellensender war dausend Mol méi staark wéi säin nooste Konkurrent; et huet de Wee gemaach fir praktesch Héichfrequenz Radar Sender. Wéi och ëmmer, hien huet e Begleeder gebraucht, en Empfänger deen fäeg ass héich Frequenzen z'entdecken. An op dësem Punkt zréck an d'Geschicht vun semiconductors.
Magnetron Querschnitt
Déi zweet Komm vum Whisker vun der Kaz
Et huet sech erausgestallt, datt Vakuumröhre guer net gëeegent waren fir Mikrowellenradarsignaler z'empfänken. D'Lück tëscht der waarmer Kathode an der kaler Anode entsteet eng Kapazitéit, wouduerch de Circuit refuséiert op héich Frequenzen ze bedreiwen. Déi bescht Technologie verfügbar fir Héichfrequenzradar war déi almoudesch ""- e klengt Stéck Drot gedréckt géint e Hallefleitkristall. Verschidde Leit hunn dëst onofhängeg entdeckt, awer déi nootste Saach zu eiser Geschicht ass wat zu New Jersey geschitt ass.
Am Joer 1938 huet Bell Labs mat der Marine vertrag fir e Feierkontrollradar am 40 cm-Beräich z'entwéckelen - vill méi kuerz, an dofir méi héich an der Frequenz, wéi existéierend Radaren an der pre-resonanter Magnetron Ära. D'Haaptfuerschungsaarbecht goung un eng Divisioun vu Laboratoiren zu Holmdel, südlech vun Staten Island. Et huet net laang gedauert fir d'Fuerscher erauszefannen wat se fir en Héichfrequenzempfänger brauchen, a geschwënn huet den Ingenieur George Southworth Radiogeschäfter zu Manhattan fir al Kaz-Whisker-Detektoren duerchsicht. Wéi erwaart huet et vill besser geschafft wéi de Lampdetektor, awer et war onbestänneg. Also huet de Southworth en Elektrochemiker mam Numm Russell Ohl gesicht an hie gefrot fir d'Uniformitéit vun der Äntwert vun engem Eenpunkt Kristalldetektor ze verbesseren.
Den Ol war eng zimlech komesch Persoun, déi d'Entwécklung vun der Technologie als säi Schicksal ugesinn huet an iwwer periodesch Abléck mat Zukunftsvisiounen geschwat huet. Zum Beispill huet hien uginn datt hien am Joer 1939 iwwer déi zukünfteg Erfindung vun engem Siliziumverstärker wousst, awer datt d'Schicksal bestëmmt war fir eng aner Persoun ze erfannen. Nodeems hien Dosende vun Optiounen studéiert huet, huet hien sech op Silizium als déi bescht Substanz fir Southworth Empfänger néiergelooss. De Problem war d'Fäegkeet fir den Inhalt vum Material ze kontrolléieren fir seng elektresch Eegeschaften ze kontrolléieren. Deemools waren industriell Siliziumbléien verbreet, si goufen an de Stolmillen benotzt, awer bei esou enger Produktioun gouf kee gestéiert, zum Beispill, den Inhalt vun 1% Phosphor am Silizium. D'Hëllef vun e puer Metallurgisten ugemellt, Ol huet sech opgestallt fir vill méi propper Blieder ze kréien wéi virdru méiglech war.
Wéi se geschafft hunn, hunn se entdeckt datt e puer vun hire Kristalle de Stroum an eng Richtung riichten, anerer hunn de Stroum an déi aner riicht. Si hunn se "n-Typ" an "P-Typ" genannt. Weider Analyse huet gewisen datt verschidden Aarte vu Gëftstoffer fir dës Zorte verantwortlech waren. Silizium ass an der véierter Kolonn vum Periodeschen Dësch, dat heescht datt et véier Elektronen a senger äusserer Schuel huet. An enger Leer vu purem Silizium wäerte jidderee vun dësen Elektronen mat engem Noper kombinéieren. Gëftstoffer aus der drëtter Kolonn, soen Bor, deen ee manner Elektron huet, huet e "Lach" erstallt, zousätzlech Plaz fir aktuell Bewegung am Kristall. D'Resultat war e p-Typ Hallefleit (mat engem Iwwerschoss vu positiven Ladungen). Elementer aus der fënnefter Kolonn, wéi Phosphor, hunn zousätzlech fräi Elektronen zur Verfügung gestallt fir Stroum ze droen, an en n-Typ Halbleiter gouf kritt.
Kristallstruktur vu Silizium
All dës Fuerschung war ganz interessant, awer bis 1940 waren Southworth an Ohl net méi no bei der Schafung vun engem funktionnéierende Prototyp vun engem Héichfrequenzradar. Zur selwechter Zäit huet d'britesch Regierung direkt praktesch Resultater gefuerdert wéinst der dreiwender Bedrohung vun der Luftwaffe, déi scho fäerdege Mikrowellendetektoren erstallt haten, déi an Tandem mat Magnetronsender schaffen.
Wéi och ëmmer, d'Gläichgewiicht vun den technologesche Fortschrëtter wäert séier op d'westlech Säit vum Atlantik tippen. De Churchill huet decidéiert all d'technesch Geheimnisser vun Groussbritannien un d'Amerikaner z'entdecken ier hien tatsächlech an de Krich koum (well hien ugeholl huet datt dëst souwisou geschéie géif). Hien huet gegleeft datt et de Risiko vun Informatiounsauslafe wäert wier, well dann all d'Industriefäegkeeten vun den USA an d'Léisung vu Probleemer wéi Atomwaffen a Radaren geworf ginn. Britesch Wëssenschaft an Technologie Missioun (besser bekannt als ) am September 1940 zu Washington ukomm an an hirem Gepäck e Kaddo a Form vun technologesche Wonner bruecht.
D'Entdeckung vun der onheemlecher Kraaft vum Resonanzmagnetron an d'Effizienz vun de briteschen Kristalldetektoren fir säi Signal z'empfänken huet d'amerikanesch Fuerschung iwwer Hallefleitungen als Basis vum Héichfrequenzradar revitaliséiert. Et war vill Aarbecht ze maachen, besonnesch an der Materialwëssenschaft. Fir d'Demande z'erreechen, hunn d'Halbleiter-Kristalle "a Millioune missen produzéiert ginn, vill méi wéi virdru méiglech. Et war noutwendeg fir d'Rectifizéierung ze verbesseren, d'Schockempfindlechkeet ze reduzéieren an d'Verbrennung ze reduzéieren an d'Variatioun tëscht verschiddene Kristallen ze minimiséieren.
Silicon Punkt Kontakt Rectifier
De Rad Lab huet nei Fuerschungsdepartementer opgemaach fir d'Eegeschafte vun Halbleiterkristallen ze studéieren a wéi se geännert kënne ginn fir wertvoll Empfängereigenschaften ze maximéieren. Déi villverspriechend Materialien waren Silizium a Germanium, sou datt de Rad Lab decidéiert huet et sécher ze spillen an huet parallel Programmer gestart fir béid ze studéieren: Silizium op der University of Pennsylvania an Germanium zu Purdue. Industrie Risen wéi Bell, Westinghouse, Du Pont a Sylvania hunn hir eege Semiconductor Fuerschungsprogrammer ugefaang an hunn ugefaang nei Fabrikatiounsanlagen fir Kristalldetektoren z'entwéckelen.
Duerch gemeinsam Efforte gouf d'Rengheet vu Silizium a Germanium Kristalle vun 99% am Ufank op 99,999% erhéicht - dat heescht op eng Onreinheetspartikel pro 100 Atomer. Am Prozess gouf e Kader vu Wëssenschaftler an Ingenieuren enk mat den abstrakte Properties vun Germanium a Silizium vertraut an applizéiert Technologien fir se ze kontrolléieren: Schmelzen, Kristalle wuessen, déi néideg Gëftstoffer addéieren (wéi Bor, wat d'Konduktivitéit erhéicht huet).
An dunn ass de Krich eriwwer. D'Demande fir de Radar verschwonnen, awer d'Wëssen an d'Fäegkeeten, déi am Krich gewonnen goufen, bliwwen, an den Dram vun engem Feststoffverstärker war net vergiess. Elo war d'Course fir esou en Verstärker ze kreéieren. An op d'mannst dräi Equippe ware gutt fir dëse Präis ze gewannen.
West Lafayette
Déi éischt war e Grupp vun der Purdue Universitéit gefouert vun engem éisträichesch gebuerene Physiker mam Numm Carl Lark-Horowitz. Hien huet eleng d'Physikabteilung vun der Uni duerch säin Talent an Afloss aus der Däischtert bruecht an d'Entscheedung vum Rad Lab beaflosst fir säi Laboratoire mat Germaniumfuerschung ze uvertrieden.
Carl Lark-Horowitz am Joer 1947, Zentrum, hält eng Päif
Bis de fréien 1940er Jore gouf Silizium als dat bescht Material fir Radargleichrichter ugesinn, awer d'Material just drënner op der Periodesch Tabell huet och wäertvoll ausgesinn fir weider ze studéieren. Germanium hat e praktesche Virdeel wéinst sengem nidderegen Schmelzpunkt, deen et méi einfach gemaach huet mat ze schaffen: ongeféier 940 Grad, am Verglach zu 1400 Grad fir Silizium (bal d'selwecht wéi Stahl). Wéinst dem héije Schmelzpunkt war et extrem schwiereg eng Leer ze maachen, déi net an de geschmollte Silizium leeft, a kontaminéiert.
Dofir hunn Lark-Horowitz a seng Kollegen de ganze Krich verbruecht fir d'chemesch, elektresch a kierperlech Eegeschafte vum Germanium ze studéieren. Déi wichtegst Hindernis war "Reverse Volt": Germanium Gläichretter, bei ganz niddereger Spannung, hunn opgehalen de Stroum ze rectifiéieren an hunn et erlaabt an déi entgéintgesate Richtung ze fléien. De Réckstroumimpuls huet déi verbleiwen Komponente vum Radar verbrannt. Ee vun Lark-Horowitz Graduéierter Studenten, Seymour Benzer, studéiert dëse Problem fir méi wéi engem Joer, an endlech entwéckelt eng Zinn-baséiert Zousatz datt ëmgedréint Impulser op Spannungen vun bis zu Honnerte vu Volt gestoppt. Kuerz duerno, Western Electric, Bell Labs Fabrikatioun Divisioun, ugefaang Benzer rectifiers fir militäresch Benotzung erausginn.
D'Studie vum Germanium zu Purdue ass nom Krich weidergaang. Am Juni 1947 huet de Benzer, schonn e Professer, eng ongewéinlech Anomalie gemellt: an e puer Experimenter koumen héichfrequenz Schwéngungen a Germanium-Kristalle. A säi Kolleg Ralph Bray huet weider "volumetresch Resistenz" studéiert op engem Projet deen am Krich ugefaang huet. Volumenresistenz beschreift wéi Elektrizitéit am Germaniumkristall um Kontaktpunkt vum Gleichrichter fléisst. Bray huet festgestallt datt Héichspannungsimpulser d'Resistenz vum n-Typ Germanium op dës Stréim wesentlech reduzéiert hunn. Ouni et ze wëssen, huet hien de sougenannte. "Minoritéit" Charge Carrier. Bei n-Typ Halbleiteren déngt déi iwwerschësseg negativ Ladung als Majoritéitsladungsdréier, awer positiv "Lächer" kënnen och Stroum droen, an an dësem Fall hunn d'Héichspannungsimpulser Lächer an der Germaniumstruktur erstallt, wat verursaacht datt Minoritéitsladungsdréier erscheinen. .
De Bray an de Benzer koumen tantaliséierend no beim Germanium Verstärker ouni et ze realiséieren. De Benzer huet de Walter Brattain, e Bell Labs Wëssenschaftler, op enger Konferenz am Januar 1948 gefaange fir mat him iwwer volumetresch Drag ze diskutéieren. Hien huet virgeschloen, datt de Brattain en anere Punktkontakt nieft dem éischten, deen de Stroum féiert, plazéiere kann, an da kënne se fäeg sinn ze verstoen wat ënner der Uewerfläch geschitt ass. De Brattain huet dës Propositioun roueg zougemaach an ass fortgaang. Wéi mir wäerte gesinn, wousst hien all ze gutt, wat esou en Experiment kéint verroden.
Oney-sous-Bois
D'Purdue Grupp hat souwuel d'Technologie an d'theoretesch Basis fir de Sprong op den Transistor ze maachen. Mee si hätten nëmmen zoufälleg drop gestouss. Si waren un de physikaleschen Eegeschafte vum Material interesséiert, an net an der Sich no enger neier Zort Apparat. Eng ganz aner Situatioun huet sech an Aunes-sous-Bois (Frankräich) herrscht, wou zwee fréier Radarfuerscher aus Däitschland, Heinrich Welker an Herbert Mathare, en Team gefouert hunn, deem säin Zil war industriell Hallefleitgeräter ze kreéieren.
Welker huet fir d'éischt studéiert an duerno Physik op der Universitéit vu München geléiert, déi vum berühmten Theoretiker Arnold Sommerfeld geleet gëtt. Zënter 1940 huet hien e reng theoreteschen Wee verlooss an ugefaang un engem Radar fir d'Luftwaffe ze schaffen. Mathare (vu belschen Hierkonft) ass zu Oochen opgewuess, wou hie Physik studéiert huet. Hie koum 1939 bei de Fuerschungsdepartement vum däitsche Radiogigant Telefunken. Wärend dem Krich huet hien seng Aarbecht vu Berlin Osten an d'Abtei zu Schlesien geplënnert fir alliéiert Loftattacken ze vermeiden, an duerno zréck an de Westen fir déi fortschrëttlech Rout Arméi ze vermeiden, a schliisslech an d'Hänn vun der amerikanescher Arméi gefall.
Wéi hir Rivalen an der Anti-Hitler Koalitioun, woussten d'Däitschen an de fréien 1940er datt Kristalldetektoren ideal Empfänger fir Radar waren, an datt Silizium an Germanium déi villverspriechend Materialien fir hir Schafung waren. Mathare a Welker probéiert während dem Krich déi efficace Notzung vun dëse Materialien an rectifiers ze verbesseren. Nom Krich goufen déi zwee periodesch iwwer hir militäresch Aarbecht ënnerworf a krute schlussendlech 1946 eng Invitatioun vun engem franséische Geheimdéngschtoffizier op Paräis.
Compagnie des Freins & Signaux ("Gesellschaft vu Bremsen a Signaler"), eng franséisch Divisioun vu Westinghouse, krut e Kontrakt vun der franséischer Telefonautoritéit fir Solid-State Gläichrichter ze kreéieren an hunn däitsch Wëssenschaftler gesicht fir hinnen ze hëllefen. Sou eng Allianz vun de leschte Feinde ka komesch schéngen, awer dës Arrangement huet sech als ganz gënschteg fir béid Säiten erausgestallt. D'Fransousen, déi 1940 besiegt goufen, haten keng Fäegkeet fir Wëssen am Beräich vun de Hallefleit ze kréien, a si hunn d'Fäegkeete vun den Däitschen verzweifelt gebraucht. D'Däitschen konnten d'Entwécklung an all High-Tech-Beräicher an engem besaten a Krichsgezun Land net duerchféieren, sou datt se op d'Geleeënheet sprangen weider ze schaffen.
Welker a Mathare hunn de Sëtz an engem zweestäckegen Haus am Paräisser Viruert vun Aunes-sous-Bois ageriicht, a mat der Hëllef vun engem Team vun Techniker hunn se bis Enn 1947 germanium-Griichter erfollegräich lancéiert. Präisser: Welker zréck op säin Interessi an superconductors, an Mathare zu amplifiers.
Herbert Mathare am Joer 1950
Während dem Krich experimentéiert Mathare mat zwee-Punkt Kontakt rectifiers - "duodeodes" - an engem Versuch Circuit Kaméidi ze reduzéieren. Hien huet seng Experimenter erëmfonnt an huet séier entdeckt datt en zweete Kazeschnurr, deen 1/100 Milliounste Meter vun der éischter läit, heiansdo de Stroum, deen duerch den éischte Whisker fléisst, moduléiere konnt. Hien huet e Solid State Verstärker erstallt, och wann e zimmlech nëtzlosen. Fir méi zouverlässeg Leeschtung z'erreechen, huet hien sech op Welker gedréint, deen am Krich vill Erfahrung mat germaniumkristallen geschafft huet. D'Team vum Welker ass méi grouss ginn, méi pure Proben vun Germaniumkristallen, a wéi d'Qualitéit vum Material verbessert gouf, goufen Mathare Punktkontakt Verstärker zouverlässeg bis Juni 1948.
Röntgenbild vun engem "Transistron" baséiert op dem Mathare Circuit, deen zwee Kontaktpunkte mam Germanium huet
Mathare hat souguer en theoretesche Modell vu wat geschitt ass: hien huet gegleeft datt den zweete Kontakt Lächer am Germanium gemaach huet, de Passage vum Stroum duerch den éischte Kontakt beschleunegt, Minoritéitsladungsdréier liwwert. Welker war net mat him averstanen, a gegleeft datt dat wat geschitt ofhängeg vun enger Zort Feldeffekt. Wéi och ëmmer, ier se den Apparat oder d'Theorie konnten ausschaffen, hu se geléiert datt eng Grupp vun Amerikaner genee datselwecht Konzept entwéckelt huet - en Germanium Verstärker mat zwee Punktkontakten - sechs Méint virdrun.
Murray Hill
Um Enn vum Krich huet d'Mervyn Kelly d'Bell Labs d'Halbleiterfuerschungsgrupp reforméiert ënner der Leedung vum Bill Shockley. De Projet ass gewuess, krut méi Finanzéierung a geplënnert vu sengem urspréngleche Labo Gebai zu Manhattan op en erweiderten Campus zu Murray Hill, New Jersey.
Murray Hill Campus, ca. 1960
Fir sech mat fortgeschratten Halbleiteren z'erkennen (no senger Zäit an der Operatiounsfuerschung während dem Krich), huet de Shockley am Fréijoer 1945 dem Russell Ohl säin Holmdel Laboratoire besicht. Den Ohl huet d'Krichsjoren un Silizium geschafft an huet keng Zäit verschwend. Hien huet dem Shockley e rauem Verstärker vu senger eegener Konstruktioun gewisen, deen hien en "Desister" genannt huet. Hien huet e Silicon Punkt Kontakt rectifier a geschéckt Stroum aus der Batterie duerch. Anscheinend huet d'Hëtzt vun der Batterie d'Resistenz iwwer de Kontaktpunkt reduzéiert an de Gläichrichter an e Verstärker ëmgewandelt, dee fäeg ass inkomende Radiosignaler op e Circuit ze vermëttelen, dee staark genuch ass fir e Lautsprecher z'ënnerstëtzen.
Den Effekt war rau an onzouverlässeg, net gëeegent fir Kommerzialiséierung. Allerdéngs war et duer fir dem Shockley seng Meenung ze bestätegen, datt et méiglech wier en Hallefleitverstärker ze kreéieren, an datt dëst eng Prioritéit fir d'Fuerschung am Beräich vun der Solid-State Elektronik sollt gemaach ginn. Et war och dës Reunioun mam Ola senger Equipe déi de Shockley iwwerzeegt huet datt Silizium a Germanium als éischt studéiert ginn. Si hunn attraktiv elektresch Eegeschaften ausgestallt, an dem Ohl seng Matbierger Metallurgisten Jack Skaff an Henry Theurer haten erstaunlech Erfolleg erreecht fir dës Kristalle während dem Krich ze wuessen, ze purifizéieren an ze dotéieren, all Technologien déi fir aner Hallefleitmaterial verfügbar sinn iwwerschratt. Dem Shockley säi Grupp wäert net méi Zäit op Virkrich Kupferoxid Verstärker verschwenden.
Mat Kelly senger Hëllef huet Shockley ugefaang en neit Team zesummenzestellen. Schlësselspiller abegraff Walter Brattain, deen de Shockley mat sengem éischte Versuch op engem Solid-State Verstärker gehollef huet (am 1940), an den John Bardeen, e jonke Physiker an neie Bell Labs Mataarbechter. De Bardeen hat wahrscheinlech déi extensivst Kenntnisser vun der Feststoffphysik vun all Member vum Team - seng Dissertatioun beschreift d'Energieniveauen vun Elektronen an der Struktur vum Natriummetall. Hie war och en anere Protégé vum John Hasbrouck Van Vleck, wéi Atanasov a Brattain.
A wéi Atanasov hunn dem Bardeen a Shockley seng Dissertatiounen extrem komplex Berechnungen erfuerdert. Si hu missen d'Quantemechanesch Theorie vun de Hallefleit benotzen, definéiert vum Alan Wilson, fir d'Energiestruktur vu Materialien mat dem Monroe Desktop-Rechner ze berechnen. Andeems se gehollef hunn den Transistor ze kreéieren, hu se tatsächlech bäigedroen fir zukünfteg Graduéierter Studenten aus esou Aarbecht ze retten.
Dem Shockley seng éischt Approche zu engem Solid-State Verstärker huet sech op dat wat spéider genannt gouf "". Hien huet eng Metallplack iwwer en n-Typ Hallefleit suspendéiert (mat engem Iwwerschoss vun negativen Ladungen). D'Uwendung vun enger positiver Ladung op d'Plack huet iwwerschësseg Elektronen op d'Uewerfläch vum Kristall gezunn, an e Floss vun negativen Ladungen erstallt, duerch deen den elektresche Stroum einfach fléisse konnt. D'verstäerkt Signal (representéiert duerch d'Laascht Niveau op der wafer) an dëser Aart a Weis konnt den Haapt Circuit modulate (passéiert laanscht d'Uewerfläch vun der Hallefleit). D'Effizienz vun dësem Schema gouf him duerch seng theoretesch Wëssen iwwer Physik proposéiert. Awer trotz villen Experimenter an Experimenter huet de Schema ni geschafft.
Bis Mäerz 1946 hat de Bardeen eng gutt entwéckelt Theorie erstallt, déi de Grond dofir erkläert huet: D'Uewerfläch vun engem Hallefleiter um Quanteniveau verhält sech anescht wéi seng Innere. Negativ Ladungen, déi op d'Uewerfläch gezunn sinn, ginn an "Uewerflächenzoustand" agespaart a blockéieren d'elektrescht Feld aus der Plack an d'Material ze penetréieren. De Rescht vum Team huet dës Analyse iwwerzeegend fonnt an huet en neie Fuerschungsprogramm laanscht dräi Weeër gestart:
- Beweisen d'Existenz vun Uewerfläch Staaten.
- Studéiert hir Eegeschaften.
- Erauszefannen wéi se ze besiegen an et ze maachen .
No annerhallwem Joer Fuerschung an Experimenter huet de Brattain de 17. November 1947 en Duerchbroch gemaach. Hien huet entdeckt datt wann hien eng ion-gefëllte Flëssegkeet, wéi Waasser, tëscht engem Wafer an engem Hallefleit plazéiert, en elektrescht Feld vun der Wafer d'Ionen op den Hallefleit dréckt, wou se Ladungen neutraliséieren, déi an Uewerflächestate gefaange sinn. Elo konnt hien d'elektresch Verhalen vun engem Stéck Silizium kontrolléieren andeems d'Laascht op der Wafer geännert gëtt. Dëse Succès huet dem Bardeen eng Iddi fir eng nei Approche fir e Verstärker ze kreéieren: de Kontaktpunkt vum Gleichrichter mat Elektrolytwasser ëmginn, a benotzt dann en zweeten Drot am Waasser fir d'Uewerflächebedéngungen ze kontrolléieren an domat de Konduktivitéitsniveau vun der Haaptrei ze kontrolléieren. Kontakt. Sou koumen de Bardeen an de Brattain op d'Arrivée.
Dem Bardeen seng Iddi huet geschafft, awer d'Verstäerkung war schwaach an huet op ganz niddrege Frequenzen operéiert, déi dem mënschlechen Ouer onzougänglech waren - also war et nëtzlos als Telefon oder Radio Verstärker. De Bardeen huet virgeschloen, op de Réckspannungsbeständeg Germanium ze wiesselen, deen zu Purdue produzéiert gëtt, a gleewen datt manner Ladungen op senger Uewerfläch sammelen. Op eemol krute si eng staark Erhéijung, awer am Géigendeel wéi erwaart. Si hunn de Minoritéitsdréiereffekt entdeckt - amplaz vun den erwaarten Elektronen, gouf de Stroum, deen duerch Germanium fléisst, duerch Lächer, déi aus dem Elektrolyt kommen, verstäerkt ginn. De Stroum um Drot am Elektrolyt huet eng p-Typ Schicht (eng Regioun vun iwwerschësseg positiven Ladungen) op der Uewerfläch vum n-Typ Germanium erstallt.
Spéider Experimenter hu gewisen, datt iwwerhaapt keen Elektrolyt gebraucht gouf: einfach andeems zwee Kontaktpunkte no op der Germanium-Uewerfläch placéieren, war et méiglech, de Stroum vun engem vun hinnen op de Stroum op deem aneren ze moduléieren. Fir se sou no wéi méiglech ze bréngen, huet de Brattain e Stéck Goldfolie ëm en dräieckege Plastikstéck gewéckelt an dann d'Folie um Enn virsiichteg ofgeschnidden. Dann, mat engem Fréijoer, huet hien den Dräieck géint d'Germanium gedréckt, als Resultat vun deem déi zwee Kante vum Schnëtt seng Uewerfläch op enger Distanz vu 0,05 mm beréiert hunn. Dëst huet dem Bell Labs säin Transistor Prototyp säin eegent Erscheinungsbild ginn:
Brattain a Bardeen Transistor Prototyp
Wéi dem Mathare a Welker säin Apparat war et prinzipiell e klassesche "Katzenwhisker", just mat zwee Kontaktpunkten amplaz vun engem. De 16. Dezember huet et eng bedeitend Erhéijung vun der Kraaft a Spannung produzéiert, an eng Frequenz vun 1000 Hz am hörbarem Beräich. Eng Woch méi spéit, no klengen Verbesserungen, hunn de Bardeen a Brattain d'Spannung ëm 100 Mol erhéicht an d'Kraaft ëm 40 Mol erhéicht, an dem Bell seng Direktere bewisen, datt hiren Apparat hørbar Ried ka produzéieren. Den John Pierce, en anere Member vum Solid-State Entwécklungsteam, huet de Begrëff "Transistor" nom Numm vum Bell's Kupferoxid-Griichter, dem Varistor.
Fir déi nächst sechs Méint huet de Labo déi nei Kreatioun geheim gehalen. D'Direktioun wollt sécherstellen datt se e Virsprong op d'Kommercialiséierung vum Transistor hunn ier iergendeen d'Hänn drop krut. Eng Pressekonferenz war geplangt fir den 30. Juni 1948, just an der Zäit fir dem Welker a Mathare seng Dreem vun Onstierflechkeet ze zerbriechen. Mëttlerweil ass de Semiconductor Fuerschungsgrupp roueg zesummegefall. Nodeems hien iwwer dem Bardeen a Brattain seng Leeschtungen héieren huet, huet hire Chef, Bill Shockley, ugefaang ze schaffen fir de ganze Kreditt fir sech selwer ze huelen. An och wann hien nëmmen eng Observatiounsroll gespillt huet, krut de Shockley gläich, wann net méi, Publizitéit an der ëffentlecher Presentatioun - wéi an dëser verëffentlechter Foto vun him am Déck vun der Aktioun gesi gëtt, direkt nieft enger Labobank:
1948 Publizitéitsfoto - Bardeen, Shockley a Brattain
Wéi och ëmmer, gläich Ruhm war fir Shockley net genuch. A ier iergendeen ausserhalb vu Bell Labs iwwer den Transistor wousst, war hie beschäftegt et fir seng eegen nei ze erfannen. An dëst war nëmmen déi éischt vu ville sou Erfindungen.
Wat soss ze liesen
- Robert Buderi, The Invention That Changed the World (1996)
- Michael Riordan, "How Europe Missed the Transistor," IEEE Spectrum (1. Nov. 2005)
- Michael Riordan a Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "The 'Franséisch' Transistor," (1994)
Source: will.com