Цувралын бусад нийтлэлүүд:
- Релений түүх
- Электрон компьютерийн түүх
- Транзисторын түүх
- Интернет түүх
Дайны тигель нь транзистор үүсэх үе шатыг тавьсан. 1939-1945 онуудад хагас дамжуулагчийн техникийн мэдлэг асар их өргөжсөн. Үүний нэг энгийн шалтгаан байсан: радар. Дайны хамгийн чухал технологи, жишээ нь: агаарын довтолгоог илрүүлэх, шумбагч онгоц хайх, шөнийн агаарын довтолгоог зорилтот цэгт чиглүүлэх, агаарын довтолгооноос хамгаалах систем, тэнгисийн цэргийн бууг онох. Инженерүүд жижиг радаруудыг хэрхэн их бууны суманд хийж, байны ойролцоо нисэх үед тэсрэх талаар сурсан. . Гэсэн хэдий ч энэхүү хүчирхэг шинэ цэргийн технологийн эх сурвалж нь илүү тайван талбар байсан: шинжлэх ухааны зорилгоор агаар мандлын дээд хэсгийг судлах.
Радар
1901 онд Маркони утасгүй телеграф компани Корнуоллоос Ньюфаундленд хүртэл Атлантын далай даяар утасгүй мессежийг амжилттай дамжуулав. Энэ баримт нь орчин үеийн шинжлэх ухааныг төөрөгдөлд хүргэв. Хэрэв радио дамжуулалт нь шулуун шугамаар (тэдгээрийн дагуу) явагддаг бол ийм дамжуулалт боломжгүй байх ёстой. Англи, Канадын хооронд дэлхийг гатлахгүй шууд харааны шугам байхгүй тул Марконигийн захиас сансарт нисэх ёстой байв. Америкийн инженер Артур Кеннеали, Британийн физикч Оливер Хэвисайд нар нэгэн зэрэг, бие даан энэхүү үзэгдлийн тайлбарыг агаар мандлын дээд давхаргад байрлах, радио долгионыг дэлхий рүү буцаан тусгах чадвартай ионжуулсан хийн давхаргатай холбоотой байх ёстой гэж санал болгосон (Маркони өөрөө радио долгион гэж үздэг байв. дэлхийн гадаргуугийн муруйлтыг дагаж мөрддөг боловч физикчид үүнийг дэмжээгүй).
1920-иод он гэхэд эрдэмтэд ионосфер байгааг нотлох, дараа нь түүний бүтцийг судлах боломжтой болсон шинэ төхөөрөмж бүтээжээ. Тэд богино долгионы радио импульс үүсгэхийн тулд вакуум хоолой, тэдгээрийг агаар мандалд илгээж, цуурайг бүртгэхийн тулд чиглэлтэй антенуудыг ашигласан. үр дүнг харуулах. Цуурай буцах саатал удаан байх тусам ионосфер хол байх ёстой. Энэхүү технологийг атмосферийн дуу чимээ гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд энэ нь радарыг хөгжүүлэх үндсэн техникийн дэд бүтцийг бий болгосон (RAdio Detection and Ranging-ээс "радар" гэсэн нэр томъёо нь 1940-өөд он хүртэл АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн хүчинд гарч ирээгүй).
Зөв мэдлэг, нөөц, урам зоригтой хүмүүс ийм төхөөрөмжийг газар дээр ашиглах боломжийг олж мэдэх нь цаг хугацааны л асуудал байсан (тиймээс радарын түүх нь анх хуурай газарт ашиглахаар төлөвлөж байсан дурангийн түүхээс эсрэг зүйл юм) . Радио дэлхий даяар улам бүр тархаж, ойр орчмын хөлөг онгоц, онгоц болон бусад том объектуудаас хөндлөнгөөс оролцож буй хөндлөнгийн оролцоог илүү олон хүмүүс анзаарах тусам ийм ойлголттой болох магадлал нэмэгдэв. Агаар мандлын дээд талын дуу чимээний технологийн талаарх мэдлэг хоёр дахь үед тархсан (1932-1933), эрдэмтэд Арктикийн янз бүрийн станцуудаас ионосферийн газрын зургийг гаргах үед. Удалгүй Их Британи, АНУ, Герман, Итали, ЗСБНХУ болон бусад орны багууд өөрсдийн хамгийн энгийн радарын системийг бүтээжээ.
1935 оны радараараа
Дараа нь дайн болж, улс орнуудад радарын ач холбогдол, тэдгээрийг хөгжүүлэх нөөц нь эрс нэмэгдсэн. АНУ-д эдгээр нөөц нь 1940 онд MIT-д байгуулагдсан шинэ байгууллагын эргэн тойронд цугларсан. (Гадаадын тагнуулчдыг төөрөгдүүлж, цацраг идэвхт бодисыг лабораторид судалж байгаа мэт сэтгэгдэл төрүүлэхийн тулд тусгайлан нэрлэсэн - тэр үед атомын бөмбөгд итгэдэг хүмүүс цөөхөн байсан). Манхэттэний төсөл шиг алдартай болоогүй Rad Lab төсөл нь АНУ-ын өнцөг булан бүрээс адилхан шилдэг, чадварлаг физикчдийг эгнээндээ нэгтгэсэн. Лабораторийн анхны таван ажилтан (үүнд и ) дараа нь Нобелийн шагнал хүртсэн. Дайны төгсгөлд тус лабораторид 500 орчим шинжлэх ухааны доктор, эрдэмтэн, инженер, нийт 4000 гаруй хүн ажиллаж байжээ. Хагас сая доллар буюу ENIAC-ийн нийт төсөвтэй дүйцэхүйц хэмжээний зардал нь зөвхөн Цацрагийн лабораторийн цувралд зарцуулагдсан бөгөөд энэ нь дайны үед лабораториос олж авсан бүх мэдлэгийн хорин долоон боть (хэдийгээр АНУ-ын засгийн газрын радарын технологид зарцуулсан зардал хязгаарлагдмал биш байсан ч гэсэн). Рад лабораторийн төсөвт оруулсан; дайны үед засгийн газар гурван тэрбум долларын радар худалдаж авсан).
Рад лаборатори байрладаг MIT-ийн 20-р байр
Rad Lab-ийн судалгааны гол чиглэлүүдийн нэг нь өндөр давтамжийн радар байв. Эртний радарууд метрээр хэмжигддэг долгионы уртыг ашигладаг байсан. Гэхдээ долгионы уртыг см-ээр хэмждэг өндөр давтамжийн цацрагууд буюу богино долгион нь илүү нягт антеннуудыг ашиглах боломжийг олгож, хол зайд бага тархсан байсан нь хамрах хүрээ, нарийвчлалын хувьд илүү их давуу талыг амлаж байв. Богино долгионы радар нь онгоцны хамарт багтаж, шумбагч онгоцны перископын хэмжээтэй объектуудыг илрүүлж чаддаг.
Энэ асуудлыг анх шийдсэн нь Бирмингемийн их сургуулийн Британийн физикчдийн баг юм. 1940 онд тэд хөгжсөн "Энэ нь цахилгаан соронзон "шүгэл" шиг ажиллаж, цахилгааны санамсаргүй импульсийг хүчтэй, нарийн тохируулсан богино долгионы туяа болгон хувиргасан. Энэхүү богино долгионы дамжуулагч нь хамгийн ойрын өрсөлдөгчөөсөө мянга дахин хүчтэй байсан; Энэ нь практик өндөр давтамжийн радарын дамжуулагчийн замыг зассан. Гэсэн хэдий ч түүнд өндөр давтамжийг илрүүлэх чадвартай хамтрагч, хүлээн авагч хэрэгтэй байв. Энэ мөчид бид хагас дамжуулагчийн түүхэнд буцаж ирлээ.
Магнетроны хөндлөн огтлол
Муурны сахал хоёр дахь ирэлт
Вакуум хоолой нь богино долгионы радарын дохиог хүлээн авахад огт тохиромжгүй болох нь тогтоогдсон. Халуун катод ба хүйтэн анодын хоорондох зай нь багтаамжийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хэлхээг өндөр давтамжтай ажиллахаас татгалзахад хүргэдэг. Өндөр давтамжийн радарын хамгийн сайн технологи бол хуучин загвар байсан ""- хагас дамжуулагч болор дээр дарагдсан жижиг утас. Хэд хэдэн хүмүүс үүнийг бие даан олж мэдсэн боловч бидний түүхэнд хамгийн ойрхон зүйл бол Нью Жерсид болсон явдал юм.
1938 онд Bell Labs нь Тэнгисийн цэргийн хүчинтэй гэрээ байгуулж, 40 см-ийн зайд галын хяналтын радар бүтээхээр тохиролцсон нь резонансын өмнөх магнетрон эрин үеийн радаруудаас хамаагүй богино, тиймээс давтамжаараа өндөр байв. Судалгааны гол ажил нь Статен Айлендын өмнөд хэсэгт орших Холмдел дахь лабораторийн хэлтэст явагдсан. Судлаачид өндөр давтамжийн хүлээн авагчид юу хэрэгтэй болохыг олж мэдэхэд удалгүй инженер Жорж Саутворт Манхэттен дэх радио дэлгүүрүүдээс муурны сахалтай хуучин илрүүлэгч хайж байв. Хүлээгдэж байсанчлан энэ нь чийдэнгийн мэдрэгчээс хамаагүй сайн ажилласан боловч тогтворгүй байв. Тиймээс Саутворт Рассел Ол хэмээх цахилгаан химичийг хайж, нэг цэгийн болор мэдрэгчийн хариу урвалын жигд байдлыг сайжруулахыг оролдохыг түүнээс хүсэв.
Ол бол технологийн хөгжлийг өөрийн хувь тавилан гэж үздэг, ирээдүйн тухай төсөөлөлтэй үе үе ойлголтын тухай ярьдаг нэлээд өвөрмөц хүн байв. Жишээлбэл, тэрээр 1939 онд цахиур өсгөгчийн ирээдүйн шинэ бүтээлийн талаар мэддэг байсан ч өөр хүн үүнийг зохион бүтээх хувь тавилантай байсан гэж тэр хэлэв. Олон арван сонголтыг судалсны дараа тэрээр Southworth хүлээн авагчдад хамгийн сайн бодис болох цахиур дээр тогтжээ. Асуудал нь цахилгаан шинж чанарыг хянахын тулд материалын агуулгыг хянах чадвартай байсан. Тухайн үед үйлдвэрлэлийн цахиурын ембүү өргөн тархсан байсан бөгөөд тэдгээрийг ган тээрэмд ашигладаг байсан боловч ийм үйлдвэрлэлд цахиур дахь 1% фосфорын агууламж хэн ч санаа зовдоггүй байв. Хэд хэдэн төмөрлөгчдийн тусламжийг авч, Ол өмнө нь боломжтой байснаас хамаагүй илүү цэвэрхэн хоосон зай авахаар шийдэв.
Тэд ажиллаж байхдаа зарим талстууд нь нэг чиглэлд гүйдлийг засаж байхад нөгөө хэсэг нь нөгөө чиглэлд гүйдлийг засдаг болохыг олж мэдэв. Тэд тэднийг "n-type", "p-type" гэж нэрлэдэг. Цаашдын шинжилгээ нь янз бүрийн төрлийн хольцууд эдгээр төрлүүдийг хариуцдаг болохыг харуулсан. Цахиур нь үелэх системийн дөрөв дэх баганад байдаг бөгөөд энэ нь гаднах бүрхүүлд дөрвөн электронтой гэсэн үг юм. Цэвэр цахиурын хоосон зайд эдгээр электрон бүр хөрштэйгээ нийлдэг. Гурав дахь баганын хольц нь нэг электрон багатай бор нь болор дахь одоогийн хөдөлгөөнд нэмэлт орон зайг бий болгосон "нүх". Үр дүн нь p хэлбэрийн хагас дамжуулагч (илүүдэл эерэг цэнэгтэй) байв. Тав дахь баганын элементүүд, тухайлбал фосфор нь гүйдэл дамжуулах нэмэлт чөлөөт электронуудыг өгч, n төрлийн хагас дамжуулагчийг олж авсан.
Цахиурын болор бүтэц
Энэ бүх судалгаа маш сонирхолтой байсан боловч 1940 он гэхэд Саутворт, Охл нар өндөр давтамжийн радарын ажлын загвар бүтээхэд ойртсонгүй. Үүний зэрэгцээ, магнетрон дамжуулагчтай хамт ажилладаг богино долгионы детекторуудыг үйлдвэрлэхэд бэлэн болсон Люфтваффаас аюул заналхийлж байгаа тул Британийн засгийн газар нэн даруй бодит үр дүнг шаардав.
Гэсэн хэдий ч технологийн дэвшлийн тэнцвэрт байдал удахгүй Атлантын далайн баруун тал руу чиглэх болно. Черчилль дайнд орохоосоо өмнө Их Британийн бүх техникийн нууцыг америкчуудад дэлгэхээр шийдсэн (учир нь тэр ямар ч байсан ийм зүйл болно гэж таамаглаж байсан). Тэр цагаас хойш АНУ-ын бүх аж үйлдвэрийн хүчин чадлыг атомын зэвсэг, радар зэрэг асуудлыг шийдвэрлэхэд зарцуулж, мэдээлэл алдагдах эрсдэлтэй гэж тэр үзэж байв. Британийн шинжлэх ухаан, технологийн номлол (илүү алдартай ) 1940 оны XNUMX-р сард Вашингтонд ирж, технологийн гайхамшиг хэлбэрээр ачаа тээшиндээ бэлэг авчирчээ.
Резонансын магнетроны гайхалтай хүчийг нээсэн, Британийн болор мэдрэгчүүдийн дохиог хүлээн авах үр нөлөө нь Америкийн хагас дамжуулагчийн судалгааг өндөр давтамжийн радарын үндэс болгон сэргээсэн юм. Ялангуяа материал судлалын чиглэлээр хийх ажил их байсан. Эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд хагас дамжуулагч талстыг "өмнө нь боломжтой байснаас хамаагүй олон саяар үйлдвэрлэх шаардлагатай байв. Энэ нь засварыг сайжруулах, цочролын мэдрэмж, шаталтыг бууруулж, талстуудын янз бүрийн багц хоорондын өөрчлөлтийг багасгах шаардлагатай байв.
Цахиурын цэгийн контакт Шулуутгагч
Rad Lab нь хагас дамжуулагч талстуудын шинж чанарыг судлах, хүлээн авагчийн үнэ цэнэтэй шинж чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрийг хэрхэн өөрчлөх талаар судлах шинэ судалгааны хэлтэсүүдийг нээв. Хамгийн ирээдүйтэй материал бол цахиур, германий материал байсан тул Рад лаборатори үүнийг аюулгүй ашиглахаар шийдэж, Пенсильванийн их сургуульд цахиур, Пурдю дахь германи зэрэг хоёуланг нь судлах зэрэгцээ хөтөлбөрүүдийг эхлүүлсэн. Bell, Westinghouse, Du Pont, Sylvania зэрэг аж үйлдвэрийн томоохон компаниуд хагас дамжуулагчийн судалгааны хөтөлбөрүүдийг хэрэгжүүлж, болор илрүүлэгчийн шинэ үйлдвэрлэлийн байгууламжуудыг хөгжүүлж эхлэв.
Хамтарсан хүчин чармайлтаар цахиур, германий талстуудын цэвэршилтийг эхэндээ 99% -иас 99,999% хүртэл, өөрөөр хэлбэл 100 атом тутамд нэг хольцын тоосонцор хүртэл нэмэгдүүлсэн. Энэ явцад эрдэмтэн, инженерүүдийн нэг хэсэг германиум, цахиурын хийсвэр шинж чанаруудтай ойр дотно танилцаж, тэдгээрийг хянах технологитой танилцсан: хайлуулах, талстыг ургуулах, шаардлагатай хольцыг (дамжуулагчийг нэмэгдүүлсэн бор гэх мэт) нэмэх.
Тэгээд дайн дууссан. Радарын эрэлт хэрэгцээ алга болсон ч дайны үед олж авсан мэдлэг, ур чадвар нь хэвээр үлдэж, хатуу төлөвт өсгөгчийн мөрөөдөл мартагдсангүй. Одоо уралдаан нь ийм өсгөгч бий болгох явдал байв. Мөн дор хаяж гурван баг энэ шагналыг авах сайхан байр суурьтай байсан.
Баруун Лафайетт
Эхнийх нь Австри гаралтай физикч Карл Ларк-Хоровиц тэргүүтэй Пурдью их сургуулийн баг байв. Тэрээр өөрийн авьяас чадвар, нөлөөгөөр их сургуулийн физикийн тэнхимийг дангаараа бүрхэг байдлаас гаргаж, Рад лабораторид германий судалгааг өөрийн лабораторидоо даатгах шийдвэр гаргахад нөлөөлсөн.
1947 онд Карл Ларк-Хоровиц, голдоо гаанс барьжээ
1940-өөд оны эхэн үед цахиур нь радарын шулуутгагчдад хамгийн сайн материал гэж тооцогддог байсан ч түүний доор байрлах үечилсэн хүснэгтэд байгаа материал нь цаашдын судалгааг хийх нь зүйтэй юм. Германий нь бага хайлах цэгтэй тул практик давуу талтай байсан бөгөөд энэ нь ажиллахад хялбар болгосон: цахиурын хувьд 940 градустай харьцуулахад (бараг гантай адил) 1400 градус байна. Хайлах температур өндөр тул хайлсан цахиур руу урсахгүй, түүнийг бохирдуулахгүй хоосон зай гаргахад маш хэцүү байсан.
Тиймээс Ларк-Хоровиц ба түүний хамтрагчид германий химийн, цахилгаан, физик шинж чанарыг судлахын тулд бүхэл бүтэн дайныг өнгөрөөсөн. Хамгийн чухал саад тотгор нь "урвуу хүчдэл" байсан: германий шулуутгагч маш бага хүчдэлд гүйдлийг засахаа больж, эсрэг чиглэлд урсахыг зөвшөөрдөг. Урвуу гүйдлийн импульс нь радарын үлдсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шатаажээ. Ларк-Хоровицын төгсөх ангийн оюутнуудын нэг Сеймур Бензер энэ асуудлыг нэг жил гаруй судалж, эцэст нь цагаан тугалга дээр суурилсан нэмэлтийг бүтээж, хэдэн зуун вольт хүртэлх хүчдэлийн урвуу импульсийг зогсоодог. Үүний дараахан Белл лабораторийн үйлдвэрлэлийн салбар болох Western Electric компани Цэргийн хэрэгцээнд зориулан Benzer шулуутгагчийг гаргаж эхлэв.
Пурдю дахь германий судалгаа дайны дараа ч үргэлжилсэн. 1947 оны XNUMX-р сард аль хэдийн профессор болсон Бензер ер бусын гажигийг мэдээлсэн: зарим туршилтаар германий талстуудад өндөр давтамжийн хэлбэлзэл гарч ирэв. Мөн түүний хамтран зүтгэгч Ральф Брей дайны үеэр эхэлсэн төслийн талаар "эзэлхүүний эсэргүүцэл" -ийг үргэлжлүүлэн судалжээ. Эзлэхүүний эсэргүүцэл нь Шулуутгагчтай холбоо барих цэг дээр германий талст дотор цахилгаан хэрхэн урсаж байгааг тодорхойлсон. Брэй өндөр хүчдэлийн импульс нь эдгээр гүйдлийн эсрэг n төрлийн германий эсэргүүцлийг эрс бууруулдаг болохыг олж мэдэв. Өөрөө өөрөө ч мэдэлгүй гэгчээр гэрч болсон. "Цөөнхийн" хураамж тээвэрлэгчид. n төрлийн хагас дамжуулагчийн хувьд илүүдэл сөрөг цэнэг нь дийлэнх цэнэгийн тээвэрлэгчийн үүргийг гүйцэтгэдэг боловч эерэг "нүхнүүд" нь гүйдэл дамжуулах чадвартай бөгөөд энэ тохиолдолд өндөр хүчдэлийн импульс нь германий бүтцэд нүх үүсгэж, цөөн тооны цэнэгийн тээвэрлэгч гарч ирэхэд хүргэдэг. .
Брэй, Бензер хоёр өөрийн мэдэлгүй германий өсгөгч рүү дөхөж очив. Бензер 1948 оны XNUMX-р сард болсон бага хурал дээр Bell Labs-ийн эрдэмтэн Уолтер Браттайнтай эзэлхүүний ачааллын талаар ярилцахаар барьжээ. Тэрээр Браттайн гүйдэл дамжуулдаг эхний контактын хажууд өөр нэг цэгийн контактыг байрлуулахыг санал болгов, тэгвэл тэд гадаргын доор юу болж байгааг ойлгох боломжтой болно. Браттайн энэ саналыг чимээгүйхэн зөвшөөрөөд гарч одов. Бидний харж байгаагаар тэр ийм туршилт юуг илчилж болохыг маш сайн мэдэж байсан.
Оней-су-Боис
Purdue бүлэгт транзистор руу үсрэлт хийх технологи, онолын үндэслэл хоёулаа байсан. Гэхдээ тэд санамсаргүй тохиолдлоор л бүдэрч чадсан. Тэд шинэ төрлийн төхөөрөмж хайх биш, харин материалын физик шинж чанарыг сонирхож байв. Германы радар судлаач асан Хайнрих Велкер, Герберт Матаре нар үйлдвэрлэлийн хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг бүтээх зорилготой багийг удирдаж байсан Аунес-су-Боис (Франц) хотод тэс өөр нөхцөл байдал үүссэн.
Уэлкер эхлээд Мюнхений их сургуульд физикийн чиглэлээр суралцаж, дараа нь нэрт онолч Арнольд Соммерфельд удирддаг. 1940 оноос хойш тэрээр цэвэр онолын замыг орхиж, Luftwaffe-ийн радар дээр ажиллаж эхэлсэн. Матаре (Бельги гаралтай) Аахенд өссөн бөгөөд тэндээ физикийн чиглэлээр суралцжээ. Тэрээр 1939 онд Германы радиогийн аварга Telefunken-ийн судалгааны хэлтэст ажилд орсон. Дайны үеэр тэрээр холбоотнуудын агаарын дайралтаас зайлсхийхийн тулд ажлаа зүүн Берлинээс Силези дахь сүм рүү шилжүүлж, улмаар урагшилж буй Улаан армиас зайлсхийхийн тулд баруун тийш буцаж, эцэст нь Америкийн армийн гарт орсон.
Гитлерийн эсрэг эвслийн өрсөлдөгчдийн нэгэн адил Германчууд болор мэдрэгч нь радарын хувьд хамгийн тохиромжтой хүлээн авагч гэдгийг 1940-өөд оны эхээр мэддэг байсан бөгөөд цахиур, германи нь тэдгээрийг бүтээхэд хамгийн ирээдүйтэй материал юм. Матаре, Уэлкер нар дайны үед эдгээр материалыг Шулуутгагч төхөөрөмжид үр ашигтай ашиглахыг хичээсэн. Дайны дараа хоёулаа цэргийн ажилтай холбогдуулан үе үе байцаагдаж байсан бөгөөд эцэст нь 1946 онд Францын тагнуулын ажилтнаас Парис руу урилга хүлээн авчээ.
Вестингхаусын Францын хэлтэс болох Compagnie des Freins & Signaux ("тоормос ба дохионы компани") Францын утасны байгууллагаас хатуу төлөвт шулуутгагчийг бүтээх гэрээг хүлээн авч, Германы эрдэмтдэд туслахыг эрэлхийлэв. Сүүлийн үеийн дайснуудын ийм холбоо хачирхалтай мэт санагдаж болох ч энэ зохицуулалт нь хоёр талдаа нэлээд тааламжтай болсон. 1940 онд ялагдсан францчууд хагас дамжуулагчийн чиглэлээр мэдлэг олж авах чадваргүй байсан тул германчуудын ур чадвар маш их хэрэгтэй байв. Германчууд эзлэгдсэн, дайны хөлд нэрвэгдсэн улсад ямар ч өндөр технологийн салбарт бүтээн байгуулалт хийх боломжгүй байсан тул тэд үргэлжлүүлэн ажиллах боломжийг олж харав.
Велкер, Матаре нар Парисын захын Аунес-су-Буа дахь хоёр давхар байшинд төв байраа байгуулж, техникийн багийн тусламжтайгаар 1947 оны эцэс гэхэд германий шулуутгагчийг амжилттай ажиллуулж, дараа нь тэд илүү нухацтай ажиллах болсон. Шагнал: Уэлкер супер дамжуулагчийг, Матаре өсгөгчийг сонирхож эхэлсэн.
1950 онд Герберт Матаре
Дайны үеэр Матар хэлхээний дуу чимээг багасгахын тулд хоёр цэгийн контакт шулуутгагчийг "дуодод" -аар туршиж үзсэн. Тэрээр туршилтаа үргэлжлүүлж, удалгүй эхнийхээсээ метрийн 1/100 сая дахь зайд байрладаг хоёр дахь муурны сахал нь заримдаа эхний сахалаар урсах гүйдлийг зохицуулж чаддаг болохыг олж мэдэв. Тэрээр нэлээд ашиггүй ч гэсэн хатуу төлөвт өсгөгч бүтээжээ. Илүү найдвартай гүйцэтгэлд хүрэхийн тулд тэрээр дайны үед германий талстуудтай ажиллах арвин туршлага хуримтлуулсан Уэлкерт хандсан. Уэлкерийн баг германий талстуудын илүү том, цэвэр дээжийг өсгөж, материалын чанар сайжирснаар 1948 оны XNUMX-р сар гэхэд Матхарын контактын өсгөгч найдвартай болсон.
Германитай холбогдох хоёр цэг бүхий Матхарын хэлхээнд суурилсан "транзистрон"-ын рентген зураг
Матаре юу болж байгааг онолын загвартай байсан: тэр хоёр дахь контакт нь германид нүх гаргаж, эхний контактаар дамжих гүйдлийг хурдасгаж, цөөнхийн цэнэгийн тээвэрлэгчийг нийлүүлдэг гэж тэр үзэж байв. Уэлкер түүнтэй санал нийлэхгүй байсан бөгөөд юу болж байгаа нь ямар нэгэн хээрийн нөлөөллөөс шалтгаална гэж үзэж байв. Гэсэн хэдий ч тэд төхөөрөмж эсвэл онолыг боловсруулахаас өмнө хэсэг америкчууд яг ижил үзэл баримтлалыг - хоёр цэгийн контакттай германий өсгөгчийг зургаан сарын өмнө боловсруулсан болохыг мэдсэн.
Мюррей Хилл
Дайны төгсгөлд Мервин Келли Билл Шокли тэргүүтэй Bell Labs-ийн хагас дамжуулагч судалгааны бүлгийг шинэчилсэн. Төсөл өргөжин тэлж, илүү их санхүүжилт авч, Манхэттен дэх анхны лабораторийн барилгаасаа Нью Жерси мужийн Мюррей Хилл дэх өргөжиж буй кампус руу нүүсэн.
Мюррей Хилл кампус, ойролцоогоор. 1960
Дэвшилтэт хагас дамжуулагчтай дахин танилцахын тулд (дайны үед үйл ажиллагааны судалгаа хийснийхээ дараа) Шокли 1945 оны хавар Рассел Олийн Холмделийн лабораторид очжээ. Ohl дайны жилүүдэд цахиур дээр ажиллаж, цагийг дэмий өнгөрөөсөн. Тэрээр Шоклид өөрийн бүтээсэн бүдүүлэг өсгөгчийг үзүүлж, түүнийгээ "цогцс" гэж нэрлэжээ. Тэрээр цахиурын контактын шулуутгагчийг авч, түүгээр зайнаас гүйдэл дамжуулсан. Зайнаас гарах дулаан нь контактын цэгийн эсэргүүцлийг бууруулж, шулуутгагчийг чанга яригчийг тэжээхэд хангалттай хүчирхэг хэлхээнд ирж буй радио дохиог дамжуулах чадвартай өсгөгч болгон хувиргасан бололтой.
Үр нөлөө нь бүдүүлэг, найдваргүй, арилжаанд ашиглахад тохиромжгүй байв. Гэсэн хэдий ч хагас дамжуулагч өсгөгч бий болгох боломжтой гэсэн Шоклигийн бодлыг батлахад хангалттай байсан бөгөөд үүнийг хатуу биет электроникийн чиглэлээр судалгаа хийхэд тэргүүлэх чиглэл болгох хэрэгтэй. Мөн Олагийн багтай хийсэн уулзалт нь цахиур, германийг эхлээд судлах ёстой гэж Шоклид итгүүлсэн юм. Тэд цахилгааны сэтгэл татам шинж чанаруудыг харуулсан бөгөөд Ohl-ийн хамтрагч металлургчид Жак Скафф, Хенри Терер нар дайны үед эдгээр талстыг ургуулж, цэвэршүүлж, допинг хийх талаар гайхалтай амжилтанд хүрч, бусад хагас дамжуулагч материалын бүх технологийг давж гарсан. Шоклигийн бүлэг дайны өмнөх зэсийн ислийн өсгөгч дээр дахин цаг үрэхгүй.
Келлигийн тусламжтайгаар Шокли шинэ багаа цуглуулж эхлэв. Гол тоглогчид нь Шоклид хатуу төлөвт өсгөгч хийх анхны оролдлогод (1940 онд) тусалсан Уолтер Браттайн, залуу физикч, Белл лабораторийн шинэ ажилтан Жон Бардин нар байв. Бардин магадгүй багийн аль ч гишүүнээс хатуу биеийн физикийн талаар хамгийн өргөн мэдлэгтэй байсан байх - түүний диссертацид натрийн металлын бүтэц дэх электронуудын энергийн түвшинг тодорхойлсон. Тэрээр мөн Атанасов, Браттайн нар шиг Жон Хасбрук Ван Влекийн өөр нэг дэмжигч байсан юм.
Атанасовын нэгэн адил Бардин, Шокли нарын диссертаци нь маш нарийн төвөгтэй тооцоо шаарддаг. Тэд Монрогийн ширээний тооцоолуур ашиглан материалын энергийн бүтцийг тооцоолохдоо Алан Вилсоны тодорхойлсон хагас дамжуулагчийн квант механик онолыг ашиглах шаардлагатай болсон. Транзистор бүтээхэд тусалснаар тэд ирээдүйн төгсөх ангийн оюутнуудыг ийм ажлаас аврахад хувь нэмрээ оруулсан юм.
Шоклигийн хатуу төлөвт өсгөгчийн анхны арга барил нь дараа нь "гэж нэрлэгдсэн зүйлд тулгуурласан"". Тэрээр n төрлийн хагас дамжуулагч (сөрөг цэнэгийн илүүдэлтэй) дээр металл хавтанг өлгөв. Хавтан дээр эерэг цэнэг хэрэглэснээр болорын гадаргуу дээр илүүдэл электронууд татагдаж, цахилгаан гүйдэл амархан урсах сөрөг цэнэгийн гол үүсгэв. Ийм байдлаар олшруулсан дохио (хавтан дээрх цэнэгийн түвшингээр илэрхийлэгддэг) үндсэн хэлхээг (хагас дамжуулагчийн гадаргуугийн дагуу дамждаг) модуляцлах боломжтой. Энэ схемийн үр ашгийг түүнд физикийн онолын мэдлэгээр санал болгосон. Гэвч олон туршилт, туршилтуудыг үл харгалзан энэ схем хэзээ ч бүтсэнгүй.
1946 оны XNUMX-р сар гэхэд Бардин үүний шалтгааныг тайлбарласан сайн боловсруулсан онолыг бий болгосон: квант түвшний хагас дамжуулагчийн гадаргуу нь дотроос нь өөр ажилладаг. Гадаргуу руу татсан сөрөг цэнэгүүд нь "гадаргуугийн төлөвт" баригдаж, цахилгаан талбарыг хавтан руу материал руу нэвтрэхийг хориглодог. Багийн бусад гишүүд энэ шинжилгээг гайхалтай гэж үзэн, гурван замаар судалгааны шинэ хөтөлбөрийг эхлүүлсэн:
- Гадаргуугийн төлөв байдгийг нотлох.
- Тэдний шинж чанарыг судлах.
- Тэднийг хэрхэн ялж, ажил хэрэг болгох талаар бодож үзээрэй .
17 оны арваннэгдүгээр сарын 1947-нд Браттайн нэг жил хагасын турш судалгаа, туршилт хийсний эцэст нээлт хийсэн. Тэрээр хэрвээ тэр ионоор дүүрсэн шингэнийг, тухайлбал ус, вафель болон хагас дамжуулагчийн хооронд байрлуулах юм бол хавтанцараас гарч буй цахилгаан орон нь ионуудыг хагас дамжуулагч руу түлхэж, гадаргын төлөв байдалд баригдсан цэнэгийг саармагжуулах болно гэдгийг олж мэдсэн. Одоо тэр хавтан дээрх цэнэгийг өөрчилснөөр цахиурын цахилгааны үйлдлийг хянах боломжтой болсон. Энэхүү амжилт нь Бардинд өсгөгч бий болгох шинэ аргын санааг өгсөн: Шулуутгагчийн холбоо барих цэгийг электролитийн усаар хүрээлж, дараа нь усны хоёр дахь утсыг ашиглан гадаргуугийн нөхцөлийг хянах, улмаар үндсэн цахилгаан дамжуулах чанарыг хянах. холбоо барих. Ингээд Бардин, Браттайн нар барианд орлоо.
Бардины санаа үр дүнд хүрсэн боловч өсгөгч нь сул байсан бөгөөд хүний чихэнд хүрэх боломжгүй маш бага давтамжтайгаар ажилладаг байсан тул утас эсвэл радио өсгөгчийн хувьд ашиггүй байв. Бардин Пурдюд үйлдвэрлэсэн урвуу хүчдэлд тэсвэртэй германи руу шилжихийг санал болгосноор түүний гадаргуу дээр бага хэмжээний цэнэг хуримтлагдана гэж үзжээ. Гэнэт тэд хүчтэй өсөлтийг хүлээж авсан боловч хүлээгдэж байснаас эсрэг чиглэлд. Тэд цөөнхийн зөөвөрлөгчийн эффектийг олж илрүүлсэн - хүлээгдэж буй электронуудын оронд германий дундуур урсах гүйдэл электролитээс гарч буй нүхээр олшруулсан. Электролит дэх утсан дээрх гүйдэл нь n төрлийн германий гадаргуу дээр p төрлийн давхарга (илүүдэл эерэг цэнэгийн бүс) үүсгэсэн.
Дараачийн туршилтууд нь электролит огт хэрэггүй болохыг харуулсан: германий гадаргуу дээр хоёр контактын цэгийг ойрхон байрлуулснаар тэдгээрийн нэгээс нөгөө талаас гүйдэл рүү шилжих боломжтой байв. Тэднийг аль болох ойртуулахын тулд Браттайн алтан тугалган цаасыг гурвалжин хуванцараар ороож, эцэст нь тугалган цаасыг сайтар хайчилж авав. Дараа нь пүрш ашиглан гурвалжинг германий эсрэг дарж, үр дүнд нь зүсэлтийн хоёр ирмэг нь түүний гадаргуу дээр 0,05 мм-ийн зайд хүрэв. Энэ нь Bell Labs-ийн транзистор прототипийг өвөрмөц дүр төрхтэй болгосон:
Brattain болон Bardeen транзисторын прототип
Матаре, Уэлкер хоёрын төхөөрөмж шиг энэ нь зарчмын хувьд сонгодог "муурны сахал" байсан бөгөөд нэг цэгийн оронд хоёр контакттай байв. 16-р сарын 1000-нд энэ нь эрчим хүч, хүчдэлийн мэдэгдэхүйц өсөлтийг бий болгож, 100 Гц давтамжийг сонсогдохуйц хэмжээнд хүргэсэн. Долоо хоногийн дараа бага зэргийн сайжруулалт хийсний дараа Бардин, Браттайн нар хүчдэлийг 40 дахин, хүчийг XNUMX дахин нэмэгдүүлж, тэдний төхөөрөмж нь дуут яриа гаргах чадвартайг Беллийн захирлуудад харуулав. Хатуу биет боловсруулах багийн өөр нэг гишүүн Жон Пирс Беллийн зэсийн ислийн шулуутгагч варисторын нэрийн дараа "транзистор" гэсэн нэр томъёог гаргажээ.
Дараагийн зургаан сарын турш лаборатори шинэ бүтээлийг нууцалсан байна. Удирдлагууд транзисторыг хэн нэгэн гарт орохоос өмнө арилжаанд оруулах ажлыг эхлүүлэхийг хүсчээ. 30 оны 1948-р сарын XNUMX-нд Уэлкер, Матаре хоёрын үхэшгүй мөнхийн тухай мөрөөдлийг нураах хэвлэлийн бага хурал хийхээр товложээ. Энэ хооронд хагас дамжуулагч судалгааны бүлэг чимээгүйхэн унав. Бардин, Браттайн хоёрын амжилтыг сонсоод тэдний босс Билл Шокли бүх гавьяаг өөртөө авахаар ажиллаж эхлэв. Хэдийгээр тэр зөвхөн ажиглалтын үүрэг гүйцэтгэсэн ч Шокли олон нийтэд танилцуулахдаа илүү биш юмаа гэхэд тэнцүүхэн шуугиан тарьсан нь түүний лабораторийн вандан сандалны хажууд гарсан энэхүү зурагнаас харагдаж байна.
1948 оны сурталчилгааны зураг - Бардин, Шокли, Браттайн
Гэсэн хэдий ч ижил алдар нэр Шоклид хангалтгүй байв. Bell Labs-ийн гаднах хэн нэгэн транзисторын талаар мэдэхээс өмнө тэрээр үүнийг өөрийнхөөрөө дахин зохион бүтээхээр завгүй байв. Мөн энэ нь ийм олон шинэ бүтээлүүдийн зөвхөн эхнийх нь байсан юм.
Өөр юу унших вэ
- Роберт Будери, Дэлхийг өөрчилсөн шинэ бүтээл (1996)
- Майкл Риордан, “How Europe Missed the Transistor,” IEEE Spectrum (1 оны 2005-р сарын XNUMX)
- Майкл Риордан, Лилиан Ходдесон, Кристал гал (1997)
- Арманд Ван Дормаэл, "Францын транзистор" (1994)
Эх сурвалж: www.habr.com