🥇 ट्रान्झिस्टरचा इतिहास, भाग 3: पुन्हा शोधलेले गुणक

मालिकेतील इतर लेख:

शंभर वर्षांहून अधिक काळ, अॅनालॉग कुत्रा आपली डिजिटल शेपूट हलवत आहे. आपल्या इंद्रियांच्या क्षमता - दृष्टी, श्रवण आणि अगदी एका अर्थाने स्पर्श - विस्तारित करण्याचा प्रयत्न अभियंते आणि शास्त्रज्ञांना टेलीग्राफ, टेलिफोन, रेडिओ आणि रडारसाठी चांगले घटक शोधण्यासाठी प्रवृत्त केले. केवळ नशिबानेच या शोधामुळे नवीन प्रकारच्या डिजिटल मशीन्सच्या निर्मितीचा मार्ग सापडला. आणि या स्थिरांकाची कथा सांगायचे ठरवले exaptation, ज्या दरम्यान दूरसंचार अभियंत्यांनी पहिल्या डिजिटल संगणकांसाठी कच्चा माल पुरवला आणि काहीवेळा ते संगणक स्वतः डिझाइन आणि तयार केले.

पण 1960 च्या दशकात, हे फलदायी सहकार्य संपुष्टात आले आणि त्यासोबतच माझी कहाणी. डिजिटल उपकरणांच्या निर्मात्यांना यापुढे नवीन, सुधारित स्विचसाठी टेलीग्राफ, टेलिफोन आणि रेडिओच्या जगाकडे पाहण्याची गरज नाही, कारण ट्रान्झिस्टरनेच सुधारणेचा एक अक्षम्य स्रोत प्रदान केला आहे. वर्षानुवर्षे त्यांनी अधिक खोलवर खोदले, नेहमी वेगाने वेग वाढवण्याचे आणि खर्च कमी करण्याचे मार्ग शोधले.

तथापि, ट्रान्झिस्टरचा शोध थांबला असता तर यापैकी काहीही झाले नसते बार्डीन आणि ब्रॅटेनचे काम.

संथ सुरुवात

ट्रान्झिस्टरच्या शोधाची बेल लॅब्सच्या घोषणेसाठी लोकप्रिय प्रेसमध्ये फारसा उत्साह नव्हता. 1 जुलै 1948 रोजी, न्यूयॉर्क टाइम्सने आपल्या रेडिओ बातम्यांच्या अहवालाच्या तळाशी या कार्यक्रमासाठी तीन परिच्छेद समर्पित केले. शिवाय, ही बातमी इतरांनंतर दिसली, जी स्पष्टपणे अधिक महत्त्वाची मानली गेली: उदाहरणार्थ, तासभराचा रेडिओ शो “वॉल्ट्ज टाइम”, जो एनबीसीवर दिसायचा होता. आत्तापर्यंत, आपल्याला हसावेसे वाटेल किंवा अज्ञात लेखकांना खडसावायचे असेल - ज्याने जगाला उलथापालथ करून दिली ती घटना ओळखण्यात ते कसे अयशस्वी झाले?

परंतु पश्चदृष्टी समज विकृत करते, सिग्नल वाढवते ज्यांचे महत्त्व आपल्याला माहित आहे की त्या वेळी आवाजाच्या समुद्रात हरवले होते. 1948 चा ट्रान्झिस्टर ज्या संगणकांवर तुम्ही हा लेख वाचत आहात त्या संगणकांच्या ट्रान्झिस्टरपेक्षा खूप वेगळा होता (जोपर्यंत तुम्ही ते छापायचे ठरवले नाही). ते इतके भिन्न होते की, समान नाव असूनही, आणि वारशाची अखंड ओळ त्यांना जोडणारी असूनही, त्यांना भिन्न प्रजाती मानल्या पाहिजेत, भिन्न नसले तरी. त्यांच्याकडे भिन्न रचना, भिन्न संरचना, भिन्न ऑपरेटिंग तत्त्वे आहेत, आकारात मोठ्या फरकाचा उल्लेख करू नका. बार्डीन आणि ब्रॅटन यांनी बनवलेले अनाड़ी उपकरण सतत पुनर्शोधानेच जग आणि आपले जीवन बदलू शकले.

खरं तर, सिंगल-पॉइंट जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर मिळालेल्यापेक्षा जास्त लक्ष देण्यास पात्र नव्हते. व्हॅक्यूम ट्यूबमधून वारशाने मिळालेले अनेक दोष त्यात होते. तो अर्थातच सर्वात कॉम्पॅक्ट दिव्यांच्या तुलनेत खूपच लहान होता. गरम फिलामेंटच्या अनुपस्थितीचा अर्थ असा होतो की ते कमी उष्णता निर्माण करते, कमी ऊर्जा वापरते, जळत नाही आणि वापरण्यापूर्वी गरम होण्याची आवश्यकता नसते.

तथापि, संपर्क पृष्ठभागावर घाण जमा झाल्यामुळे अपयश आले आणि दीर्घ सेवा आयुष्याची संभाव्यता नाकारली गेली; तो एक noisier सिग्नल दिला; केवळ कमी शक्तींवर आणि अरुंद वारंवारता श्रेणीत कार्य केले; उष्णता, थंड किंवा आर्द्रतेच्या उपस्थितीत अयशस्वी; आणि त्याची एकसमान निर्मिती होऊ शकली नाही. एकाच लोकांद्वारे तशाच प्रकारे तयार केलेल्या अनेक ट्रान्झिस्टरमध्ये अत्यंत भिन्न विद्युत वैशिष्ट्ये असतील. आणि हे सर्व एका मानक दिव्याच्या आठ पट किंमतीला आले.

1952 पर्यंत बेल लॅब्स (आणि इतर पेटंट धारकांनी) एकल-पॉइंट ट्रान्झिस्टरला व्यावहारिक साधने बनवण्याइतपत उत्पादन समस्या सोडवल्या होत्या, आणि तरीही ते श्रवणयंत्राच्या बाजारपेठेच्या पलीकडे फारसे पसरले नाहीत, जिथे किमतीची संवेदनशीलता तुलनेने कमी होती. . आणि बॅटरी आयुष्याच्या दृष्टीने फायदे तोट्यांपेक्षा जास्त आहेत.

तथापि, नंतर ट्रान्झिस्टरला काहीतरी चांगले आणि अधिक उपयुक्त बनवण्याचे पहिले प्रयत्न आधीच सुरू झाले होते. ज्या क्षणी जनतेला त्याचे अस्तित्व कळले त्या क्षणापेक्षा त्यांनी प्रत्यक्षात सुरुवात केली.

शॉकलीची महत्त्वाकांक्षा

1947 च्या शेवटी, बिल शॉकलीने मोठ्या उत्साहात शिकागोची सहल केली. बार्डीन आणि ब्रॅटेनने नुकत्याच शोधलेल्या ट्रान्झिस्टरला कसे हरवायचे याबद्दल त्याच्याकडे अस्पष्ट कल्पना होत्या, परंतु अद्याप त्यांना विकसित करण्याची संधी मिळाली नव्हती. त्यामुळे कामाच्या टप्प्यांमधील विश्रांतीचा आनंद घेण्याऐवजी, त्याने ख्रिसमस आणि नवीन वर्ष हॉटेलमध्ये घालवले, एका नोटबुकची सुमारे 20 पाने त्याच्या कल्पनांनी भरली. त्यापैकी अर्धसंवाहक सँडविच असलेल्या नवीन ट्रान्झिस्टरचा प्रस्ताव होता - एन-टाइपच्या दोन तुकड्यांमधील पी-टाइप जर्मेनियमचा तुकडा.

या एक्कामुळे प्रोत्साहित होऊन, शॉकलीने ट्रान्झिस्टरच्या शोधाचे सर्व श्रेय घेऊन मरे हिलवर परत येण्यासाठी बार्डीन आणि ब्रॅटन यांच्याकडे दावा केला. बार्डीन आणि ब्रॅटेनला प्रयोगशाळेत आणणाऱ्या फील्ड इफेक्टची त्याची कल्पनाच नव्हती का? यामुळे पेटंटचे सर्व अधिकार त्याच्याकडे हस्तांतरित करणे आवश्यक नाही का? तथापि, शॉकलीची युक्ती उलटली: बेल लॅबच्या पेटंट वकिलांना आढळले की अज्ञात शोधक, ज्युलियस एडगर लिलियनफेल्ड, जवळजवळ 20 वर्षांपूर्वी, 1930 मध्ये सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट अॅम्प्लिफायरचे पेटंट घेतले. लिलीनफेल्डने, त्यावेळच्या सामग्रीची स्थिती पाहता, अर्थातच त्याची कल्पना कधीही अंमलात आणली नाही, परंतु ओव्हरलॅपचा धोका खूप मोठा होता - त्याचा उल्लेख पूर्णपणे टाळणे चांगले होते. पेटंट मध्ये फील्ड प्रभाव.

त्यामुळे, जरी बेल लॅब्सने शॉकलीला शोधकर्त्याच्या श्रेयाचा उदार वाटा दिला, तरी त्यांनी पेटंटमध्ये फक्त बार्डीन आणि ब्रॅटेनचे नाव दिले. तथापि, जे केले गेले ते पूर्ववत केले जाऊ शकत नाही: शॉकलीच्या महत्त्वाकांक्षेने दोन अधीनस्थांशी त्याचे संबंध नष्ट केले. बर्डीनने ट्रान्झिस्टरवर काम करणे बंद केले आणि सुपरकंडक्टिव्हिटीवर लक्ष केंद्रित केले. 1951 मध्ये त्यांनी प्रयोगशाळा सोडल्या. ब्रॅटन तेथेच राहिले, परंतु त्यांनी पुन्हा शॉकलेसोबत काम करण्यास नकार दिला आणि दुसऱ्या गटात बदली करण्याचा आग्रह धरला.

Из-за неспособности работать с другими людьми Шокли так и не продвинулся в лабораториях, поэтому тоже ушёл оттуда. В 1956 он вернулся домой в Пало-Альто, чтобы основать собственную компанию по производству транзисторов, Shockley Semiconductor. Перед отъездом он расстался с женой Джин, когда она восстанавливалась от рака матки, и сошёлся с Эмми Леннинг, на которой вскоре женился. Но из двух половин его калифорнийской мечты – новая компания и новая жена – исполнилась лишь одна. В 1957 лучшие его инженеры, разгневанные его стилем управления и направлением, в котором он вёл компанию, ушли от него, чтобы основать новую фирму, Fairchild Semiconductor.

शॉकले 1956 मध्ये

त्यामुळे शॉकलेने आपल्या कंपनीचे रिकामे कवच सोडून दिले आणि स्टॅनफोर्ड येथील इलेक्ट्रिकल इंजिनीअरिंग विभागात नोकरी पत्करली. तेथे तो त्याच्या सहकाऱ्यांना (आणि त्याचा सर्वात जुना मित्र, भौतिकशास्त्रज्ञ) दूर करत राहिला. फ्रेड Seitz) वांशिक अध:पतनाचे सिद्धांत जे त्याला स्वारस्य होते आणि वांशिक स्वच्छता - शेवटच्या युद्धाच्या समाप्तीपासून युनायटेड स्टेट्समध्ये लोकप्रिय नसलेले विषय, विशेषत: शैक्षणिक मंडळांमध्ये. वाद निर्माण करण्यात, माध्यमांना फटकारण्यात आणि निषेध करण्यात त्यांनी आनंद घेतला. 1989 मध्ये तो मरण पावला, त्याच्या मुलांपासून आणि सहकाऱ्यांपासून दूर गेला आणि फक्त त्याची सदैव समर्पित दुसरी पत्नी एमी हिने त्याला भेट दिली.

उद्योजकतेसाठीचे त्याचे कमकुवत प्रयत्न अयशस्वी झाले असले तरी, शॉकलेने फलदायी जमिनीत बीज पेरले होते. सॅन फ्रान्सिस्को बे एरियाने अनेक छोट्या इलेक्ट्रॉनिक्स कंपन्यांची निर्मिती केली, ज्यांना युद्धादरम्यान फेडरल सरकारकडून निधी उपलब्ध करून देण्यात आला. फेअरचाइल्ड सेमीकंडक्टर, शॉकलीच्या अपघाती संततीने डझनभर नवीन कंपन्या निर्माण केल्या, त्यापैकी काही आजही ओळखल्या जातात: इंटेल आणि प्रगत मायक्रो डिव्हाइसेस (AMD). 1970 च्या दशकाच्या सुरुवातीस, या क्षेत्राला "सिलिकॉन व्हॅली" असे उपहासात्मक टोपणनाव मिळाले. पण एक मिनिट थांबा - बार्डीन आणि ब्रॅटन यांनी जर्मेनियम ट्रान्झिस्टर तयार केले. सिलिकॉन कुठून आला?

2009 मध्ये पूर्वी शॉकले सेमीकंडक्टर असलेली सोडून दिलेली माउंटन व्ह्यू साइट अशीच दिसत होती. आज ही इमारत पाडण्यात आली आहे.

सिलिकॉन क्रॉसरोड्सच्या दिशेने

शिकागोच्या एका हॉटेलमध्ये शॉकलेने शोधून काढलेल्या नवीन प्रकारच्या ट्रान्झिस्टरचे नशीब त्याच्या शोधकर्त्यापेक्षा खूप आनंदी होते. हे सर्व एका माणसाच्या एकल, शुद्ध अर्धसंवाहक क्रिस्टल्स वाढवण्याच्या इच्छेमुळे आहे. गॉर्डन टील, टेक्सासमधील भौतिक रसायनशास्त्रज्ञ ज्याने डॉक्टरेटसाठी तत्कालीन निरुपयोगी जर्मेनियमचा अभ्यास केला होता, त्यांनी 30 च्या दशकात बेल लॅबमध्ये नोकरी घेतली. ट्रान्झिस्टरबद्दल जाणून घेतल्यावर, त्याला खात्री पटली की त्याची विश्वासार्हता आणि सामर्थ्य नंतर वापरल्या जाणार्‍या पॉलीक्रिस्टलाइन मिश्रणांऐवजी शुद्ध सिंगल क्रिस्टलपासून तयार करून लक्षणीयरीत्या सुधारले जाऊ शकते. शॉकले यांनी संसाधनांचा अपव्यय म्हणून त्यांचे प्रयत्न नाकारले.

तथापि, वितळलेल्या जर्मेनियमपासून एक लहान क्रिस्टल बीज काढणारे उपकरण तयार करून, यांत्रिक अभियंता जॉन लिटल यांच्या मदतीने टीलने टिकून राहून यश मिळवले. जर्मेनियम न्यूक्लियसभोवती थंड होताना, त्याने त्याची क्रिस्टल रचना विस्तृत केली, एक सतत आणि जवळजवळ शुद्ध अर्धसंवाहक जाळी तयार केली. 1949 च्या वसंत ऋतूपर्यंत, टील आणि लिटल ऑर्डर करण्यासाठी क्रिस्टल्स तयार करू शकले आणि चाचण्यांनी दर्शविले की ते त्यांच्या पॉलीक्रिस्टलाइन प्रतिस्पर्ध्यांपेक्षा खूप मागे आहेत. विशेषतः, त्यांना जोडलेले किरकोळ वाहतूक करणारे शंभर मायक्रोसेकंद किंवा त्याहूनही जास्त काळ टिकू शकतात (इतर क्रिस्टल नमुन्यांमध्ये दहा मायक्रोसेकंदांपेक्षा जास्त नाही).

आता टीलला अधिक संसाधने परवडत होती, आणि त्याने त्याच्या टीममध्ये अधिक लोकांची भरती केली, ज्यांमध्ये टेक्सासमधून बेल लॅबमध्ये आलेला दुसरा भौतिक रसायनशास्त्रज्ञ होता - मॉर्गन स्पार्क्स. त्यांनी योग्य अशुद्धतेचे मणी जोडून पी-टाइप किंवा एन-टाइप जर्मेनियम बनवण्यासाठी वितळणे बदलण्यास सुरुवात केली. एका वर्षाच्या आत, त्यांनी तंत्रज्ञान इतके सुधारले की ते थेट वितळत जर्मेनियम एनपीएन सँडविच वाढवू शकतात. आणि हे शॉकलीने वर्तवल्याप्रमाणेच कार्य केले: p-प्रकारच्या साहित्यातील विद्युत सिग्नलने त्याच्या सभोवतालच्या n-प्रकारच्या तुकड्यांशी जोडलेल्या दोन कंडक्टरमधील विद्युत प्रवाह नियंत्रित केला.

बेल लॅबमधील वर्कबेंचवर मॉर्गन स्पार्क्स आणि गॉर्डन टील

हा वाढलेला जंक्शन ट्रान्झिस्टर त्याच्या सिंगल पॉइंट संपर्क पूर्वजांना जवळजवळ प्रत्येक प्रकारे मागे टाकतो. विशेषतः, ते अधिक विश्वासार्ह आणि अंदाज करण्यायोग्य होते, खूप कमी आवाज निर्माण करत होते (आणि म्हणून अधिक संवेदनशील होते), आणि अत्यंत ऊर्जा कार्यक्षम होते - ठराविक व्हॅक्यूम ट्यूबपेक्षा दशलक्ष पट कमी ऊर्जा वापरते. जुलै 1951 मध्ये, बेल लॅब्सने नवीन शोधाची घोषणा करण्यासाठी दुसरी पत्रकार परिषद घेतली. पहिला ट्रान्झिस्टर बाजारात येण्याआधीच, तो आधीपासूनच अप्रासंगिक बनला होता.

आणि तरीही ही फक्त सुरुवात होती. 1952 मध्ये, जनरल इलेक्ट्रिक (जीई) ने जंक्शन ट्रान्झिस्टर, फ्यूजन पद्धत तयार करण्यासाठी नवीन प्रक्रिया विकसित करण्याची घोषणा केली. त्याच्या फ्रेमवर्कमध्ये, एन-टाइप जर्मेनियमच्या पातळ स्लाइसच्या दोन्ही बाजूंनी इंडियमचे दोन गोळे (पी-टाइप दाता) जोडलेले होते. मिश्रधातूमध्ये वाढणाऱ्या जंक्शनपेक्षा ही प्रक्रिया सोपी आणि स्वस्त होती; अशा ट्रान्झिस्टरने कमी प्रतिकार केला आणि उच्च वारंवारतांना समर्थन दिले.

वाढलेले आणि फ्यूज केलेले ट्रान्झिस्टर

पुढील वर्षी, गॉर्डन टीलने त्याच्या मूळ राज्यात परत जाण्याचा निर्णय घेतला आणि डॅलसमधील टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स (टीआय) मध्ये नोकरी स्वीकारली. कंपनीची स्थापना जिओफिजिकल सर्व्हिसेस, इंक. या नावाने झाली होती आणि सुरुवातीला तेल शोधासाठी उपकरणे तयार केली होती, TI ने युद्धादरम्यान इलेक्ट्रॉनिक्स विभाग उघडला होता, आणि आता वेस्टर्न इलेक्ट्रिक (बेल लॅब्सचा उत्पादन विभाग) च्या परवान्याखाली ट्रान्झिस्टर मार्केटमध्ये प्रवेश करत होता.

टीलने त्याच्याबरोबर प्रयोगशाळांमध्ये शिकलेली नवीन कौशल्ये आणली: वाढण्याची क्षमता आणि मिश्रधातू सिलिकॉन मोनोक्रिस्टल्स. जर्मेनियमची सर्वात स्पष्ट कमकुवतता म्हणजे त्याची तापमानाची संवेदनशीलता. उष्णतेच्या संपर्कात आल्यावर, क्रिस्टलमधील जर्मेनियम अणू त्वरीत मुक्त इलेक्ट्रॉन सोडतात आणि ते अधिकाधिक कंडक्टरमध्ये बदलतात. 77 डिग्री सेल्सिअस तापमानात ते ट्रान्झिस्टरसारखे पूर्णपणे काम करणे बंद करते. ट्रान्झिस्टर विक्रीचे मुख्य लक्ष्य सैन्य होते - कमी किमतीची संवेदनशीलता आणि स्थिर, विश्वासार्ह आणि कॉम्पॅक्ट इलेक्ट्रॉनिक घटकांची प्रचंड गरज असलेला संभाव्य ग्राहक. तथापि, तापमान-संवेदनशील जर्मेनियम अनेक लष्करी अनुप्रयोगांमध्ये, विशेषतः एरोस्पेस क्षेत्रात उपयुक्त ठरणार नाही.

सिलिकॉन अधिक स्थिर होते, परंतु स्टीलच्या तुलनेत जास्त वितळण्याच्या बिंदूवर आले. उच्च-गुणवत्तेचे ट्रान्झिस्टर तयार करण्यासाठी अत्यंत शुद्ध स्फटिकांची आवश्यकता असल्याने यामुळे प्रचंड अडचणी निर्माण झाल्या. गरम वितळलेले सिलिकॉन जे काही क्रूसिबलमध्ये असेल त्यातून दूषित पदार्थ शोषून घेतील. टील आणि TI मधील त्यांची टीम ड्युपॉन्टमधील अल्ट्रा-प्युअर सिलिकॉन नमुने वापरून या आव्हानांवर मात करण्यास सक्षम होते. मे 1954 मध्ये, डेटन, ओहायो येथील रेडिओ अभियांत्रिकी संस्थेच्या परिषदेत, टीलने हे दाखवून दिले की त्याच्या प्रयोगशाळेत तयार केलेली नवीन सिलिकॉन उपकरणे गरम तेलात बुडवूनही काम करत राहिली.

यशस्वी अपस्टार्ट्स

शेवटी, ट्रान्झिस्टरचा प्रथम शोध लागल्यानंतर सुमारे सात वर्षांनी, तो समानार्थी बनलेल्या सामग्रीपासून बनविला जाऊ शकतो. आणि आमच्या मायक्रोप्रोसेसर आणि मेमरी चिप्समध्ये वापरल्या जाणार्‍या आकाराप्रमाणे ट्रान्झिस्टर दिसण्यापूर्वी जवळपास तेवढाच वेळ निघून जाईल.

1955 मध्ये, बेल लॅबच्या शास्त्रज्ञांनी नवीन डोपिंग तंत्रज्ञानासह सिलिकॉन ट्रान्झिस्टर बनवण्यास यशस्वीरित्या शिकले - द्रव वितळण्यासाठी अशुद्धतेचे घन गोळे जोडण्याऐवजी, त्यांनी सेमीकंडक्टरच्या घन पृष्ठभागावर वायूयुक्त पदार्थ आणले (थर्मल प्रसार). तापमान, दाब आणि प्रक्रियेचा कालावधी काळजीपूर्वक नियंत्रित करून, त्यांनी डोपिंगची आवश्यक खोली आणि पदवी प्राप्त केली. उत्पादन प्रक्रियेवरील अधिक नियंत्रणामुळे अंतिम उत्पादनाच्या विद्युत गुणधर्मांवर अधिक नियंत्रण प्राप्त झाले आहे. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, थर्मल डिफ्यूजनने बॅचमध्ये उत्पादन तयार करणे शक्य केले - तुम्ही सिलिकॉनचा एक मोठा स्लॅब डोप करू शकता आणि नंतर ट्रान्झिस्टरमध्ये कापू शकता. लष्कराने बेल लॅबोरेटरीजसाठी निधी उपलब्ध करून दिला कारण उत्पादन उभारण्यासाठी उच्च आगाऊ खर्च आवश्यक होता. त्यांना अल्ट्रा-हाय फ्रिक्वेंसी लवकर चेतावणी रडार लिंकसाठी नवीन उत्पादन आवश्यक आहे (“दव रेषा"), उत्तर ध्रुवावरून उडणारे सोव्हिएत बॉम्बर शोधण्यासाठी डिझाइन केलेली आर्क्टिक रडार स्टेशनची साखळी, आणि ते प्रति ट्रान्झिस्टर $100 खर्च करण्यास तयार होते (हे ते दिवस होते जेव्हा एक नवीन कार $2000 मध्ये खरेदी केली जाऊ शकते).

सह alloying फोटोलिथोग्राफी, ज्याने अशुद्धतेचे स्थान नियंत्रित केले, संपूर्ण सर्किट पूर्णपणे एका सेमीकंडक्टर सब्सट्रेटवर कोरण्याची शक्यता उघडली - याचा विचार फेअरचाइल्ड सेमीकंडक्टर आणि टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सने 1959 मध्ये केला होता.प्लॅनर तंत्रज्ञानफेअरचाइल्ड कडून ट्रान्झिस्टरच्या विद्युतीय संपर्कांना जोडणाऱ्या धातूच्या फिल्म्सचे रासायनिक संचय वापरले गेले. यामुळे मॅन्युअल वायरिंग तयार करण्याची गरज नाहीशी झाली, उत्पादन खर्च कमी झाला आणि विश्वासार्हता वाढली.

शेवटी, 1960 मध्ये, दोन बेल लॅब अभियंते (जॉन अटाला आणि डेव्हॉन कान) यांनी फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी शॉकलीची मूळ संकल्पना लागू केली. सेमीकंडक्टरच्या पृष्ठभागावरील ऑक्साईडचा पातळ थर पृष्ठभागाच्या स्थितींना प्रभावीपणे दाबण्यात सक्षम होता, ज्यामुळे अॅल्युमिनियम गेटमधून विद्युत क्षेत्र सिलिकॉनमध्ये प्रवेश करू शकला. अशाप्रकारे MOSFET [मेटल-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर] (किंवा MOS रचना, मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) चा जन्म झाला, जे लहान करणे इतके सोपे होते आणि जे आजही जवळजवळ सर्व आधुनिक संगणकांमध्ये वापरले जाते (रंजकपणे) , अटाला इजिप्तमधून आला होता आणि कांग हा दक्षिण कोरियाचा आहे आणि आपल्या संपूर्ण इतिहासातील केवळ या दोन अभियंत्यांना युरोपीय मुळे नाहीत).

शेवटी, पहिल्या ट्रान्झिस्टरच्या शोधानंतर तेरा वर्षांनी, आपल्या संगणकात ट्रान्झिस्टरसारखे काहीतरी दिसले. हे उत्पादन करणे सोपे होते आणि जंक्शन ट्रान्झिस्टरपेक्षा कमी उर्जा वापरली होती, परंतु सिग्नलला प्रतिसाद देण्यास ते खूपच मंद होते. शेकडो किंवा हजारो घटक एकाच चिपवर स्थित असलेल्या मोठ्या प्रमाणात इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या प्रसारामुळेच, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचे फायदे समोर आले.

फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर पेटंटचे चित्रण

ट्रान्झिस्टरच्या विकासासाठी बेल लॅब्सचे शेवटचे मोठे योगदान हे फील्ड इफेक्ट होते. बेल लॅबोरेटरीज (त्यांच्या वेस्टर्न इलेक्ट्रिकसह), जनरल इलेक्ट्रिक, सिल्व्हेनिया आणि वेस्टिंगहाऊस सारख्या प्रमुख इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादकांनी सेमीकंडक्टर संशोधनाची प्रभावी रक्कम जमा केली आहे. 1952 ते 1965 पर्यंत, एकट्या बेल लॅबोरेटरीजने या विषयावर दोनशेहून अधिक पेटंट नोंदवले. तरीही व्यावसायिक बाजारपेठ त्वरीत टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स, ट्रान्झिट्रॉन आणि फेअरचाइल्ड सारख्या नवीन खेळाडूंच्या हाती लागली.

प्रमुख खेळाडूंचे लक्ष वेधण्यासाठी सुरुवातीच्या ट्रान्झिस्टरची बाजारपेठ खूपच लहान होती: 18 च्या दशकाच्या मध्यात सुमारे $1950 दशलक्ष प्रति वर्ष, एकूण इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार $2 अब्जच्या तुलनेत. तथापि, या दिग्गजांच्या संशोधन प्रयोगशाळांनी अनवधानाने प्रशिक्षण शिबिरे म्हणून काम केले. जेथे तरुण शास्त्रज्ञ त्यांच्या सेवा छोट्या कंपन्यांना विकण्यासाठी पुढे जाण्यापूर्वी अर्धसंवाहक ज्ञान आत्मसात करू शकतात. जेव्हा 1960 च्या दशकाच्या मध्यात ट्यूब इलेक्ट्रॉनिक्स मार्केट गंभीरपणे कमी होऊ लागले तेव्हा बेल लॅब्स, वेस्टिंगहाऊस आणि बाकीच्यांना अपस्टार्ट्सशी स्पर्धा करण्यास खूप उशीर झाला होता.

ट्रान्झिस्टरमध्ये संगणकाचे संक्रमण

1950 च्या दशकात, ट्रान्झिस्टरने चार प्रमुख क्षेत्रांमध्ये इलेक्ट्रॉनिक्स जगावर आक्रमण केले. पहिले दोन श्रवणयंत्र आणि पोर्टेबल रेडिओ होते, जेथे कमी उर्जा वापरणे आणि परिणामी बॅटरीचे दीर्घ आयुष्य इतर बाबींना ओलांडते. तिसरा लष्करी वापर होता. यूएस आर्मीला विश्वासार्ह, कॉम्पॅक्ट घटक म्हणून ट्रांझिस्टरची खूप आशा होती जी फील्ड रेडिओपासून बॅलिस्टिक क्षेपणास्त्रांपर्यंत सर्व गोष्टींमध्ये वापरली जाऊ शकते. तथापि, सुरुवातीच्या काळात, ट्रान्झिस्टरवर त्यांचा खर्च त्यांच्या तत्कालीन मूल्याची पुष्टी करण्यापेक्षा तंत्रज्ञानाच्या भविष्यावर पैज लावल्यासारखा वाटत होता. आणि शेवटी, डिजिटल संगणन देखील होते.

संगणक क्षेत्रात, व्हॅक्यूम ट्यूब स्विचेसच्या उणीवा सर्वज्ञात होत्या, युद्धापूर्वी काही संशयी लोकांचा असा विश्वास होता की इलेक्ट्रॉनिक संगणक एक व्यावहारिक उपकरण बनवू शकत नाही. जेव्हा एका उपकरणात हजारो दिवे गोळा केले गेले तेव्हा त्यांनी वीज खाल्ली, प्रचंड प्रमाणात उष्णता निर्माण केली आणि विश्वासार्हतेच्या बाबतीत, कोणीही त्यांच्या नियमित बर्नआउटवर अवलंबून राहू शकतो. म्हणून, कमी-शक्ती, थंड आणि थ्रेडलेस ट्रान्झिस्टर संगणक उत्पादकांचे तारणहार बनले. अॅम्प्लिफायर म्हणून त्याचे तोटे (उदाहरणार्थ नॉइझियर आउटपुट) स्विच म्हणून वापरताना अशी समस्या नव्हती. एकमात्र अडथळा खर्चाचा होता आणि कालांतराने ते झपाट्याने घसरण्यास सुरुवात होईल.

ट्रान्झिस्टोराइज्ड कॉम्प्युटरचे सर्व सुरुवातीचे अमेरिकन प्रयोग हे आश्वासक नवीन तंत्रज्ञानाच्या संभाव्यतेचा शोध घेण्याची लष्कराची इच्छा आणि सुधारित स्विचेसकडे जाण्याची अभियंत्यांची इच्छा यांच्या छेदनबिंदूवर घडले.

बेल लॅब्सने 1954 मध्ये यूएस एअर फोर्ससाठी TRADIC ची निर्मिती केली जेणेकरुन ट्रांझिस्टर बॉम्बरवर डिजिटल संगणक स्थापित करण्यास सक्षम होतील, अॅनालॉग नेव्हिगेशन बदलून आणि लक्ष्य शोधण्यात मदत करेल. एमआयटी लिंकन प्रयोगशाळेने 0 मध्ये विस्तृत हवाई संरक्षण प्रकल्पाचा भाग म्हणून TX-1956 संगणक विकसित केला. या यंत्राने पृष्ठभागावरील अडथळा ट्रान्झिस्टरचा दुसरा प्रकार वापरला, जो उच्च-गती संगणनासाठी योग्य आहे. फिलकोने त्याचा सोलो कॉम्प्युटर नौदलासोबतच्या कराराखाली तयार केला (परंतु प्रत्यक्षात NSA च्या विनंतीनुसार), तो 1958 मध्ये पूर्ण केला (पृष्ठभागातील अडथळा ट्रान्झिस्टरचा दुसरा प्रकार वापरून).

शीतयुद्धाच्या काळात संसाधने कमी असलेल्या पश्चिम युरोपमध्ये, कथा खूप वेगळी होती. मँचेस्टर ट्रान्झिस्टर संगणकासारखी मशीन, हार्वेल कॅडेट (ENIAC प्रकल्पाद्वारे प्रेरित दुसरे नाव, आणि मागे स्पेल केलेले), आणि ऑस्ट्रियन Mailüfterl त्यांच्या निर्मात्यांनी एकत्रितपणे स्क्रॅप करू शकतील अशा संसाधनांचा वापर करणारे साइड प्रोजेक्ट होते—पहिल्या पिढीतील सिंगल-पॉइंट ट्रान्झिस्टरसह.

ट्रान्झिस्टर वापरणार्‍या पहिल्या संगणकाच्या शीर्षकावरून बरेच वाद आहेत. "प्रथम," "ट्रान्झिस्टर" आणि "संगणक" सारख्या शब्दांसाठी योग्य व्याख्या निवडण्यासाठी हे सर्व नक्कीच खाली येते. कोणत्याही परिस्थितीत, कथा कुठे संपते हे आपल्याला माहित आहे. ट्रान्झिस्टोराइज्ड कॉम्प्युटरचे व्यावसायिकीकरण जवळजवळ लगेचच सुरू झाले. वर्षानुवर्षे, त्याच किमतीचे संगणक अधिकाधिक शक्तिशाली होत गेले आणि त्याच शक्तीचे संगणक स्वस्त होत गेले आणि ही प्रक्रिया इतकी असह्य वाटू लागली की ती गुरुत्वाकर्षण आणि उर्जेच्या संवर्धनाच्या पुढे कायद्याच्या दर्जावर गेली. कोणता खडा पहिल्यांदा कोसळला याबद्दल वाद घालण्याची गरज आहे का?

मूरचा कायदा कुठून येतो?

जेव्हा आपण स्विचच्या कथेच्या शेवटी पोहोचतो तेव्हा हे विचारण्यासारखे आहे: हे कोसळण्याचे कारण काय आहे? मूरचा कायदा का अस्तित्वात आहे (किंवा अस्तित्वात आहे - आम्ही त्याबद्दल दुसर्‍या वेळी वाद घालू)? विमान किंवा व्हॅक्यूम क्लिनरसाठी मूरचा नियम नाही, त्याचप्रमाणे व्हॅक्यूम ट्यूब किंवा रिलेसाठी कोणीही नाही.

उत्तराचे दोन भाग आहेत:

कलाकृती श्रेणी म्हणून स्विचचे तार्किक गुणधर्म.
ट्रान्झिस्टर तयार करण्यासाठी पूर्णपणे रासायनिक प्रक्रिया वापरण्याची क्षमता.

प्रथम, स्विचच्या साराबद्दल. बर्‍याच कलाकृतींच्या गुणधर्मांनी क्षमा न करणार्‍या शारीरिक मर्यादांची विस्तृत श्रेणी पूर्ण केली पाहिजे. प्रवासी विमानाने अनेक लोकांच्या एकत्रित वजनाचे समर्थन केले पाहिजे. व्हॅक्यूम क्लिनर विशिष्ट भौतिक भागातून विशिष्ट वेळेत विशिष्ट प्रमाणात घाण शोषण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे. नॅनोस्केलमध्ये कमी केल्यास विमान आणि व्हॅक्यूम क्लीनर निरुपयोगी होतील.

एक स्विच, एक स्वयंचलित स्विच ज्याला मानवी हाताने कधीही स्पर्श केला नाही, याला खूप कमी शारीरिक मर्यादा आहेत. त्याची दोन भिन्न अवस्था असणे आवश्यक आहे आणि जेव्हा त्यांची स्थिती बदलते तेव्हा ते इतर समान स्विचशी संवाद साधण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे. म्हणजेच, ते फक्त चालू आणि बंद करण्यास सक्षम असले पाहिजे. ट्रान्झिस्टरमध्ये विशेष काय आहे? इतर प्रकारच्या डिजिटल स्विचेसने अशा घातांकीय सुधारणा का अनुभवल्या नाहीत?

येथे आपण दुसऱ्या वस्तुस्थितीकडे आलो आहोत. यांत्रिक हस्तक्षेपाशिवाय रासायनिक प्रक्रिया वापरून ट्रान्झिस्टर बनवता येतात. अगदी सुरुवातीपासून, ट्रान्झिस्टर उत्पादनाचा मुख्य घटक रासायनिक अशुद्धतेचा वापर होता. त्यानंतर प्लॅनर प्रक्रिया आली, ज्याने उत्पादनातील शेवटची यांत्रिक पायरी काढून टाकली - तारांना जोडणे. परिणामी, लघुकरणावरील शेवटच्या शारीरिक मर्यादांपासून त्यांची सुटका झाली. ट्रान्झिस्टर यापुढे मानवी बोटांसाठी-किंवा कोणत्याही यांत्रिक उपकरणासाठी पुरेसे मोठे असणे आवश्यक नाही. हे सर्व साध्या रसायनशास्त्राने अकल्पनीयपणे लहान स्केलवर केले होते: कोरण्यासाठी आम्ल, पृष्ठभागाचे कोणते भाग कोरीव कामाला प्रतिकार करतील यावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी प्रकाश आणि खोदलेल्या ट्रॅकमध्ये अशुद्धता आणि धातूचे चित्रपट आणण्यासाठी वाफ.

सूक्ष्मीकरण अजिबात का आवश्यक आहे? आकार कमी केल्याने आनंददायी साइड इफेक्ट्सची संपूर्ण आकाशगंगा मिळाली: स्विचिंग गती वाढली, ऊर्जा वापर कमी झाला आणि वैयक्तिक प्रतींची किंमत. या शक्तिशाली प्रोत्साहनांमुळे प्रत्येकाला स्विचेस आणखी कमी करण्याचे मार्ग शोधण्यास प्रवृत्त केले आहे. आणि अर्धसंवाहक उद्योग नखांच्या आकाराचे स्विच बनवण्यापासून ते एका माणसाच्या आयुष्यात प्रति चौरस मिलिमीटर दहा लाख स्विच पॅकेजिंग करण्यापर्यंत गेले आहे. एका स्विचसाठी आठ डॉलर्स मागण्यापासून ते एका डॉलरसाठी वीस दशलक्ष स्विच ऑफर करण्यापर्यंत.

इंटेल 1103 मेमरी चिप 1971 पासून. वैयक्तिक ट्रान्झिस्टर, केवळ दहा मायक्रोमीटर आकाराचे, यापुढे डोळ्यांना दिसत नाहीत. आणि तेव्हापासून ते आणखी हजार वेळा कमी झाले आहेत.

आणखी काय वाचायचे:

अर्नेस्ट ब्रुअन आणि स्टुअर्ट मॅकडोनाल्ड, रिव्होल्यूशन इन मिनिएचर (1978)
मायकेल रिओर्डन आणि लिलियन हॉडेसन, क्रिस्टल फायर (1997)
जोएल शर्किन, ब्रोकन जिनियस (1997)

स्त्रोत: www.habr.com

ट्रान्झिस्टरचा इतिहास, भाग 3: रीइन्व्हेंटेड मल्टीपल्स