ट्रान्जिस्टरको इतिहास, भाग 2: युद्धको क्रूसिबलबाट

श्रृंखलामा अन्य लेखहरू:

• रिले को इतिहास
  • "सूचनाको द्रुत स्थानान्तरण" को विधि, वा रिलेको उत्पत्ति
  • फार्साइबर
  • Galvanism
  • उद्यमीहरू
  • र अन्तमा, रिले
  • टेलिग्राफ कुरा गर्दै
  • बस जडान गर्नुहोस्
  • रिले कम्प्युटरहरूको बिर्सिएको जेनेरेसन
  • इलेक्ट्रोनिक युग
• इलेक्ट्रोनिक कम्प्युटर को इतिहास
  • प्रस्तावना
  • कोलोसस
  • ENIAC
  • इलेक्ट्रोनिक क्रान्ति
• ट्रान्जिस्टर को इतिहास
  • अँध्यारोमा स्पर्शको लागि मेरो बाटो बनाउँदै
  • युद्धको क्रुसिबलबाट
  • बहु पुन: आविष्कार
• इन्टरनेट इतिहास
  • सन्दर्भ नेटवर्क
  • क्षय, भाग 1
  • क्षय, भाग 2
  • अन्तरक्रियात्मकता पत्ता लगाउँदै
  • अन्तरक्रियाशीलता विस्तार गर्दै
  • अर्पानेट - जन्म
  • ARPANET - प्याकेज
  • ARPANET - सबनेट
  • सञ्चार उपकरणको रूपमा कम्प्युटर
  • इन्टरनेटको इतिहास: अन्तरक्रिया

युद्धको क्रूसिबलले ट्रान्जिस्टरको आगमनको लागि चरण सेट गर्यो। 1939 देखि 1945 सम्म, अर्धचालकको क्षेत्रमा प्राविधिक ज्ञान धेरै विस्तार भयो। र यसको लागि एक साधारण कारण थियो: रडार। युद्धको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण टेक्नोलोजी, जसका उदाहरणहरू समावेश छन्: हवाई आक्रमणहरू पत्ता लगाउने, पनडुब्बीहरूको खोजी गर्ने, रातको हवाई आक्रमणहरूलाई लक्ष्यहरूमा निर्देशित गर्ने, वायु रक्षा प्रणाली र नौसेना बन्दुकहरूलाई लक्षित गर्ने। इन्जिनियरहरूले स-साना रडारहरूलाई कसरी तोपखानाको गोलामा लगाउने भनेर पनि सिकेका छन् ताकि तिनीहरू लक्ष्य नजिकै उड्दा विस्फोट हुन्छन्। रेडियो फ्यूज। यद्यपि, यो शक्तिशाली नयाँ सैन्य प्रविधिको स्रोत अधिक शान्तिमय क्षेत्रमा थियो: वैज्ञानिक उद्देश्यका लागि माथिल्लो वायुमण्डलको अध्ययन।

रडार

1901 मा, मार्कोनी वायरलेस टेलिग्राफ कम्पनीले एट्लान्टिक पार, कर्नवाल देखि न्यूफाउन्डल्याण्ड सम्म सफलतापूर्वक एक ताररहित सन्देश प्रसारण गर्यो। यो तथ्यले आधुनिक विज्ञानलाई अन्योलमा पुर्याएको छ। यदि रेडियो प्रसारणहरू सीधा रेखामा यात्रा गर्छन् (जस्तै तिनीहरूले गर्नुपर्छ), यस्तो प्रसारण असम्भव हुनुपर्छ। इङ्गल्याण्ड र क्यानडाको बीचमा कुनै सीधा दृश्य रेखा छैन जसले पृथ्वीलाई पार गर्दैन, त्यसैले मार्कोनीको सन्देश अन्तरिक्षमा उड्नुपर्यो। अमेरिकी इन्जिनियर आर्थर केनेली र बेलायती भौतिकशास्त्री ओलिभर हेभिसाइडले एकैसाथ र स्वतन्त्र रूपमा प्रस्ताव गरे कि यस घटनाको व्याख्या माथिल्लो वायुमण्डलमा अवस्थित आयनीकृत ग्यासको तहसँग सम्बन्धित हुनुपर्छ, रेडियो तरंगहरू पृथ्वीमा फिर्ता प्रतिबिम्बित गर्न सक्षम छन् (मार्कोनी आफैले विश्वास गरे कि रेडियो तरंगहरू। पृथ्वीको सतहको वक्रता पछ्याउनुहोस्, तथापि, भौतिकशास्त्रीहरूले यसलाई समर्थन गरेनन्)।

1920 को दशक सम्म, वैज्ञानिकहरूले नयाँ उपकरणहरू विकास गरेका थिए जसले यसलाई पहिले ionosphere को अस्तित्व प्रमाणित गर्न र त्यसपछि यसको संरचना अध्ययन गर्न सम्भव बनायो। तिनीहरूले छोटो तरंग रेडियो पल्स उत्पन्न गर्न भ्याकुम ट्युबहरू प्रयोग गरे, दिशात्मक एन्टेनाहरूलाई वायुमण्डलमा पठाउन र प्रतिध्वनिहरू रेकर्ड गर्न, र इलेक्ट्रोन बीम उपकरणहरू परिणामहरू प्रदर्शन गर्न। इको रिटर्न ढिलाइ जति लामो हुन्छ, आयनोस्फियर जति टाढा हुनुपर्दछ। यो प्रविधिलाई वायुमण्डलीय ध्वनि भनिन्थ्यो, र यसले राडारको विकासको लागि आधारभूत प्राविधिक पूर्वाधार प्रदान गर्‍यो (रेडियो डिटेक्शन एन्ड रेंजिङबाट "राडार" शब्द, अमेरिकी नौसेनामा 1940 सम्म देखा परेको थिएन)।

सही ज्ञान, स्रोत र प्रेरणा भएका मानिसहरूले त्यस्ता उपकरणहरूको स्थलीय अनुप्रयोगहरूको सम्भावना महसुस गर्नु अघि यो केवल समयको कुरा थियो (यसैले रडारको इतिहास टेलिस्कोपको इतिहासको विपरीत हो, जुन पहिलो पटक स्थलीय प्रयोगको लागि अभिप्रेरित थियो)। । र यस्तो अन्तरदृष्टिको सम्भावना बढ्यो जब रेडियो ग्रहभरि बढि फैलियो, र धेरै मानिसहरूले नजिकैका जहाजहरू, विमानहरू र अन्य ठूला वस्तुहरूबाट आउँदै गरेको हस्तक्षेप देखे। माथिल्लो वायुमण्डल ध्वनि प्रविधिको ज्ञान दोस्रो समयमा फैलियो अन्तर्राष्ट्रिय ध्रुवीय वर्ष (1932-1933), जब वैज्ञानिकहरूले विभिन्न आर्कटिक स्टेशनहरूबाट आयनोस्फियरको नक्सा कम्पाइल गरे। चाँडै पछि, बेलायत, संयुक्त राज्य अमेरिका, जर्मनी, इटाली, युएसएसआर र अन्य देशहरूमा टोलीहरूले आफ्नो सरल रडार प्रणाली विकास गरे।

रोबर्ट वाटसन-वाट आफ्नो 1935 रडार संग

त्यसपछि युद्ध भयो, र देशहरूमा रडारहरूको महत्त्व र तिनीहरूलाई विकास गर्ने स्रोतहरू नाटकीय रूपमा बढ्यो। संयुक्त राज्यमा, यी स्रोतहरू एमआईटीमा 1940 मा स्थापित नयाँ संगठनको वरिपरि भेला भए, जसलाई भनिन्छ। रेड ल्याब (यो विशेष गरी विदेशी जासूसहरूलाई भ्रामक बनाउन र प्रयोगशालामा रेडियोएक्टिभिटीको अध्ययन भइरहेको छ भन्ने धारणा बनाउनको लागि नाम दिइएको थियो - त्यो समयमा थोरै मानिसहरूले परमाणु बममा विश्वास गर्थे)। राड ल्याब परियोजना, जुन म्यानहट्टन परियोजना जत्तिकै प्रसिद्ध भएन, तैपनि सम्पूर्ण संयुक्त राज्य अमेरिकाबाट समान रूपमा उत्कृष्ट र प्रतिभाशाली भौतिकशास्त्रीहरूलाई आफ्नो श्रेणीमा भर्ती गर्‍यो। प्रयोगशालाका पहिलो कर्मचारीहरूमध्ये पाँच (सहित लुइस अल्भारेज и Isidore Isaac Rabi) पछि नोबेल पुरस्कार प्राप्त भयो। युद्धको अन्त्यमा, लगभग 500 विज्ञानका डाक्टरहरू, वैज्ञानिकहरू र इन्जिनियरहरूले प्रयोगशालामा काम गरे, र कुल 4000 मानिसहरूले काम गरे। आधा मिलियन डलर - सम्पूर्ण ENIAC बजेटको तुलनामा - विकिरण प्रयोगशाला शृङ्खलामा मात्र खर्च गरिएको थियो, युद्धको समयमा प्रयोगशालाबाट प्राप्त सबै ज्ञानको २७-भोल्युम रेकर्ड (यद्यपि अमेरिकी सरकारको राडार प्रविधिमा खर्च सीमित थिएन। र्याड ल्याब बजेटमा; युद्धको समयमा सरकारले तीन अर्ब डलरको राडारहरू खरिद गर्यो)।

एमआईटी भवन २०, जहाँ राड ल्याब अवस्थित थियो

Rad Lab को अनुसन्धान को मुख्य क्षेत्रहरु मध्ये एक उच्च आवृत्ति रडार थियो। प्रारम्भिक रडारहरूले मिटरमा नाप्ने तरंग लम्बाइ प्रयोग गर्थे। तर सेन्टिमिटरमा मापन गरिएको तरंग लम्बाइ भएका उच्च आवृत्तिका बीमहरू-माइक्रोवेभहरू-अधिक कम्प्याक्ट एन्टेनाहरूका लागि अनुमति दिइयो र लामो दूरीमा कम छरिएको थियो, दायरा र शुद्धतामा बढी फाइदाहरूको आशा गर्दै। माइक्रोवेभ रडारहरू हवाइजहाजको नाकमा फिट हुन सक्छन् र पनडुब्बीको पेरिस्कोपको आकारको वस्तुहरू पत्ता लगाउन सक्छन्।

यो समस्या समाधान गर्ने पहिलो व्यक्ति बर्मिंघम विश्वविद्यालयका ब्रिटिश भौतिकशास्त्रीहरूको टोली थियो। 1940 मा तिनीहरू विकसित "अनुनाद म्याग्नेट्रोन", जसले विद्युत चुम्बकीय "सीटी" जस्तै काम गर्‍यो, बिजुलीको अनियमित पल्सलाई माइक्रोवेभको शक्तिशाली र सटीक रूपमा ट्युन गरिएको बीममा परिणत गर्‍यो। यो माइक्रोवेभ ट्रान्समिटर आफ्नो निकटतम प्रतियोगी भन्दा हजार गुणा बढी शक्तिशाली थियो; यसले व्यावहारिक उच्च-फ्रिक्वेन्सी रडार ट्रान्समिटरहरूको लागि मार्ग प्रशस्त गर्‍यो। यद्यपि, उसलाई एक साथी चाहिन्छ, उच्च आवृत्तिहरू पत्ता लगाउन सक्षम रिसीभर। र यस बिन्दुमा हामी अर्धचालकहरूको इतिहासमा फर्कन्छौं।

म्याग्नेट्रोन क्रस-सेक्शन

बिरालोको फुस्रोको दोस्रो आगमन

यो भ्याकुम ट्यूबहरू माइक्रोवेभ रडार संकेतहरू प्राप्त गर्नका लागि उपयुक्त थिएनन् भन्ने पत्ता लाग्यो। तातो क्याथोड र चिसो एनोड बीचको अन्तरले क्यापेसिटन्स सिर्जना गर्दछ, जसले सर्किटले उच्च आवृत्तिहरूमा काम गर्न अस्वीकार गर्छ। उच्च-फ्रिक्वेन्सी रडारको लागि उपलब्ध सबैभन्दा राम्रो प्रविधि पुरानो जमानाको थियो।बिरालोको फुस्रो"- अर्धचालक क्रिस्टल विरुद्ध थिचिएको तारको सानो टुक्रा। धेरै व्यक्तिहरूले यसलाई स्वतन्त्र रूपमा पत्ता लगाएका छन्, तर हाम्रो कथाको सबैभन्दा नजिकको कुरा न्यू जर्सीमा के भयो।

1938 मा, बेल ल्याबहरूले 40 सेन्टीमिटरको दायरामा फायर-कन्ट्रोल रडार विकास गर्न नौसेनासँग सम्झौता गर्‍यो - प्रि-रेसोनन्ट म्याग्नेट्रोन युगमा अवस्थित रडारहरू भन्दा धेरै छोटो, र त्यसैले फ्रिक्वेन्सीमा उच्च। मुख्य अनुसन्धान कार्य स्टेटन आइल्याण्डको दक्षिणी भागमा रहेको होल्मडेलमा रहेको प्रयोगशालाहरूको डिभिजनमा गएको थियो। अनुसन्धानकर्ताहरूलाई उच्च-फ्रिक्वेन्सी रिसिभरको लागि के चाहिन्छ भनेर पत्ता लगाउन धेरै समय लागेन, र चाँडै इन्जिनियर जर्ज साउथवर्थले पुरानो बिरालो-व्हिस्कर डिटेक्टरहरूको लागि म्यानहट्टनमा रेडियो स्टोरहरू स्काउर गर्दै थिए। अपेक्षित रूपमा, यसले बत्ती डिटेक्टर भन्दा धेरै राम्रो काम गर्यो, तर यो अस्थिर थियो। त्यसैले साउथवर्थले रसेल ओहल नामक इलेक्ट्रोकेमिस्ट खोजे र उनलाई एकल-बिन्दु क्रिस्टल डिटेक्टरको प्रतिक्रियाको एकरूपता सुधार गर्न प्रयास गर्न भने।

ओल एक बरु विचित्र व्यक्ति थिए, जसले प्रविधिको विकासलाई आफ्नो भाग्य मान्थे र भविष्यको दर्शनका साथ आवधिक अन्तरदृष्टिको बारेमा कुरा गर्थे। उदाहरणका लागि, उनले भने कि 1939 मा उनलाई सिलिकन एम्पलीफायरको भविष्यको आविष्कारको बारेमा थाहा थियो, तर त्यो भाग्य अर्को व्यक्तिको आविष्कार गर्ने भाग्यमा थियो। दर्जनौं विकल्पहरू अध्ययन गरेपछि, उनी साउथवर्थ रिसीभरहरूको लागि उत्तम पदार्थको रूपमा सिलिकनमा बसे। समस्या यसको विद्युतीय गुणहरू नियन्त्रण गर्न सामग्रीको सामग्री नियन्त्रण गर्ने क्षमता थियो। त्यस समयमा, औद्योगिक सिलिकन इन्गटहरू व्यापक थिए; तिनीहरू इस्पात मिलहरूमा प्रयोग गरिन्थ्यो, तर यस्तो उत्पादनमा सिलिकनमा 1% फस्फोरसको सामग्रीले कसैलाई चिन्ता थिएन। केही धातुविद्हरूको सहयोग लिँदै ओलले पहिले सम्भव भएको भन्दा धेरै सफा खाली ठाउँहरू प्राप्त गर्न निस्कनुभयो।

तिनीहरूले काम गर्दा, तिनीहरूले पत्ता लगाए कि तिनीहरूका केही क्रिस्टलहरूले एक दिशामा वर्तमान सुधार गर्दछ, जबकि अरूले अर्को दिशामा प्रवाहलाई सुधार्छन्। तिनीहरूले तिनीहरूलाई "n-प्रकार" र "p-प्रकार" भनिन्। थप विश्लेषणले देखायो कि यी प्रकारका लागि विभिन्न प्रकारका अशुद्धताहरू जिम्मेवार थिए। सिलिकन आवधिक तालिकाको चौथो स्तम्भमा छ, यसको अर्थ यसको बाहिरी शेलमा चार इलेक्ट्रोनहरू छन्। शुद्ध सिलिकन को खाली मा, यी प्रत्येक इलेक्ट्रोन छिमेकी संग संयोजन हुनेछ। तेस्रो स्तम्भको अशुद्धता, बोरोन भन्नुहोस्, जसमा एक कम इलेक्ट्रोन छ, क्रिस्टलमा हालको आन्दोलनको लागि "प्वाल" थपिएको छ। परिणाम एक p-प्रकार अर्धचालक (सकारात्मक शुल्क को एक अतिरिक्त संग) थियो। पाँचौं स्तम्भका तत्वहरू, जस्तै फस्फोरस, प्रवाह बोक्न थप निःशुल्क इलेक्ट्रोनहरू प्रदान गरियो, र एन-टाइप अर्धचालक प्राप्त भयो।

सिलिकन को क्रिस्टल संरचना

यो सबै अनुसन्धान धेरै चाखलाग्दो थियो, तर 1940 सम्म साउथवर्थ र ओहल उच्च-फ्रिक्वेन्सी रडारको काम गर्ने प्रोटोटाइप बनाउन नजिक थिएनन्। उही समयमा, बेलायती सरकारले लुफ्टवाफेबाट बढ्दो खतराको कारणले तुरुन्त व्यावहारिक नतिजाको माग गर्‍यो, जसले पहिले नै म्याग्नेट्रोन ट्रान्समिटरहरूसँग मिलाएर काम गर्ने माइक्रोवेभ डिटेक्टरहरू निर्माण गरिसकेको थियो।

यद्यपि, प्राविधिक विकासको सन्तुलन चाँडै एट्लान्टिकको पश्चिमी किनारमा पुग्ने छ। चर्चिलले वास्तवमा युद्धमा प्रवेश गर्नु अघि अमेरिकीहरूलाई बेलायतका सबै प्राविधिक गोप्य कुराहरू प्रकट गर्ने निर्णय गरे (किनभने उनले मानेका थिए कि यो जे भए पनि हुनेछ)। उनले विश्वास गरे कि यो सूचना चुहावटको जोखिमको लायक थियो, त्यसबेलादेखि संयुक्त राज्य अमेरिकाको सबै औद्योगिक क्षमताहरू आणविक हतियार र रडार जस्ता समस्याहरू समाधान गर्न फ्याँकिनेछ। ब्रिटिश विज्ञान र प्रविधि मिशन (राम्रो रूपमा चिनिन्छ Tizard को मिशनसेप्टेम्बर 1940 मा वाशिंगटन आइपुगे र आफ्नो सामानमा प्राविधिक चमत्कारको रूपमा उपहार ल्याइन्।

रेसोनन्ट म्याग्नेट्रोनको अविश्वसनीय शक्तिको खोज र यसको संकेत प्राप्त गर्न ब्रिटिश क्रिस्टल डिटेक्टरहरूको प्रभावकारिताले उच्च आवृत्ति रडारको आधारको रूपमा अर्धचालकहरूमा अमेरिकी अनुसन्धानलाई पुनर्जीवित गर्‍यो। त्यहाँ धेरै काम गर्न बाँकी थियो, विशेष गरी सामग्री विज्ञानमा। माग पूरा गर्न, अर्धचालक क्रिस्टलहरू "लाखौंमा उत्पादन गर्नुपर्थ्यो, पहिले सम्भव भएको भन्दा धेरै। यो सुधार गर्न, झटका संवेदनशीलता र बर्न-इन कम गर्न, र क्रिस्टलको विभिन्न ब्याचहरू बीचको भिन्नतालाई कम गर्न आवश्यक थियो।"

सिलिकन प्वाइन्ट सम्पर्क रेक्टिफायर

रेड ल्याबले सेमीकन्डक्टर क्रिस्टलका गुणहरू अध्ययन गर्न नयाँ अनुसन्धान विभागहरू खोलेको छ र तिनीहरूलाई कसरी मूल्यवान रिसीभर गुणहरू अधिकतम बनाउन परिमार्जन गर्न सकिन्छ। सबैभन्दा आशाजनक सामग्रीहरू सिलिकन र जर्मेनियम थिए, त्यसैले र्याड ल्याबले यसलाई सुरक्षित खेल्ने निर्णय गर्‍यो र दुबै अध्ययन गर्न समानान्तर कार्यक्रमहरू सुरू गर्‍यो: पेन्सिलभेनिया विश्वविद्यालयमा सिलिकन र पर्ड्यूमा जर्मेनियम। बेल, वेस्टिङहाउस, डु पोन्ट, र सिल्भेनिया जस्ता उद्योग दिग्गजहरूले आफ्नै अर्धचालक अनुसन्धान कार्यक्रमहरू सुरु गरे र क्रिस्टल डिटेक्टरहरूको लागि नयाँ निर्माण सुविधाहरू विकास गर्न थाले।

संयुक्त प्रयास मार्फत, सिलिकन र जर्मेनियम क्रिस्टलको शुद्धता सुरुमा ९९% बाट ९९.९९९% मा बढाइएको थियो - अर्थात् प्रति 99 परमाणुहरूमा एक अशुद्धता कणमा। यस प्रक्रियामा, वैज्ञानिकहरू र इन्जिनियरहरूको क्याडर जर्मेनियम र सिलिकनका सार गुणहरू र तिनीहरूलाई नियन्त्रणको लागि लागू प्रविधिहरू: पग्लने, बढ्दो क्रिस्टलहरू, आवश्यक अशुद्धताहरू थप्ने (जस्तै बोरोन, जसले चालकता बढाउँछ) सँग नजिकबाट परिचित भयो।

र त्यसपछि युद्ध समाप्त भयो। राडारको माग गायब भयो, तर युद्धको समयमा प्राप्त ज्ञान र सीपहरू रह्यो, र ठोस राज्य एम्पलीफायरको सपना बिर्सिएन। अब दौड यस्तो एम्पलीफायर सिर्जना गर्न थियो। र कम्तिमा तीन टोलीहरू यो पुरस्कार जित्नको लागि राम्रो स्थितिमा थिए।

पश्चिम Lafayette

पहिलो कार्ल लार्क-होरोविट्ज नामक अस्ट्रियामा जन्मेका भौतिकशास्त्रीको नेतृत्वमा पर्ड्यू विश्वविद्यालयको एउटा समूह थियो। उनले एक्लैले आफ्नो प्रतिभा र प्रभावको माध्यमबाट विश्वविद्यालयको भौतिक विज्ञान विभागलाई अस्पष्टताबाट बाहिर ल्याए र जर्मेनियम अनुसन्धानको साथ आफ्नो प्रयोगशालालाई सुम्पने राड ल्याबको निर्णयलाई प्रभावित गरे।

कार्ल लार्क-होरोविट्ज 1947 मा, बीचमा, पाइप समात्दै

1940 को प्रारम्भमा, सिलिकन रडार रेक्टिफायरहरूको लागि उत्तम सामग्री मानिन्थ्यो, तर आवधिक तालिकामा यसको तल रहेको सामग्री पनि थप अध्ययनको योग्य देखिन्थ्यो। जर्मेनियमको तल्लो पग्लने बिन्दुको कारणले यसको व्यावहारिक फाइदा थियो, जसले यसलाई काम गर्न सजिलो बनायो: लगभग 940 डिग्री, सिलिकन (लगभग स्टिल जस्तै) को लागि 1400 डिग्रीको तुलनामा। उच्च पिघलने बिन्दुको कारण, यो पग्लिएको सिलिकनमा चुहावट नहुने, यसलाई दूषित पार्ने खाली बनाउन एकदमै गाह्रो थियो।

तसर्थ, लार्क-होरोविट्स र उनका सहकर्मीहरूले सम्पूर्ण युद्ध जर्मेनियमको रासायनिक, विद्युतीय र भौतिक गुणहरू अध्ययन गर्न खर्च गरे। सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण बाधा "रिभर्स भोल्टेज" थियो: जर्मेनियम रेक्टिफायरहरू, धेरै कम भोल्टेजमा, करेन्टलाई सुधार्न रोक्यो र यसलाई विपरीत दिशामा प्रवाह गर्न अनुमति दियो। उल्टो वर्तमान पल्सले राडारको बाँकी भागहरू जलाइयो। लार्क-होरोविट्जका स्नातक विद्यार्थीहरू मध्ये एक, सेमोर बेन्जरले एक वर्षभन्दा बढी समयसम्म यस समस्याको अध्ययन गरे र अन्ततः सयौं भोल्टसम्मको भोल्टेजमा रिभर्स पल्सलाई रोक्ने टिन-आधारित एडिटिभ विकास गरे। त्यसको केही समय पछि, वेस्टर्न इलेक्ट्रिक, बेल ल्याब्सको निर्माण विभागले सैन्य प्रयोगको लागि बेन्जर रेक्टिफायरहरू जारी गर्न थाल्यो।

पर्ड्यूमा जर्मेनियमको अध्ययन युद्ध पछि जारी रह्यो। जुन 1947 मा, बेन्जर, पहिले नै एक प्रोफेसर, एक असामान्य विसंगति रिपोर्ट गरे: केहि प्रयोगहरूमा, उच्च आवृत्ति दोलनहरू जर्मेनियम क्रिस्टलहरूमा देखा पर्‍यो। र उनका सहकर्मी राल्फ ब्रेले युद्धको समयमा सुरु भएको परियोजनामा ​​"भोल्युमेट्रिक प्रतिरोध" अध्ययन गर्न जारी राखे। भोल्युम प्रतिरोधले रेक्टिफायरको सम्पर्क बिन्दुमा जर्मेनियम क्रिस्टलमा बिजुली कसरी बग्छ भनेर वर्णन गर्दछ। ब्रेले पत्ता लगाए कि उच्च भोल्टेज पल्सले यी धाराहरूमा एन-टाइप जर्मेनियमको प्रतिरोधलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाएको छ। नजानेर, उनले तथाकथित साक्षी दिए। "अल्पसंख्यक" चार्ज वाहकहरू। एन-टाइप सेमीकन्डक्टरहरूमा, अतिरिक्त नकारात्मक चार्जले बहुमत चार्ज वाहकको रूपमा काम गर्दछ, तर सकारात्मक "प्वालहरू" ले पनि वर्तमान बोक्न सक्छ, र यस अवस्थामा, उच्च-भोल्टेज पल्सले जर्मेनियम संरचनामा प्वालहरू सिर्जना गर्दछ, जसले अल्पसंख्यक चार्ज वाहकहरू देखा पर्छन्। ।

ब्रे र बेन्जर जर्मेनियम एम्प्लीफायरको नजीक नजीक नै आए। बेन्जरले बेल ल्याब्सका वैज्ञानिक वाल्टर ब्राटेनलाई जनवरी १९४८ मा भएको सम्मेलनमा उनीसँग भोल्युमेट्रिक ड्र्यागको बारेमा छलफल गर्न समाते। उनले सुझाव दिए कि Brattain लाई पहिलेको छेउमा अर्को बिन्दु सम्पर्क राख्नुहोस् जसले करेन्ट चलाउन सक्छ, र त्यसपछि तिनीहरूले सतह मुनि के भइरहेको छ भनेर बुझ्न सक्षम हुन सक्छन्। ब्रेटन चुपचाप यो प्रस्ताव मा सहमत र छोडे। हामी देख्नेछौं, उसलाई यस्तो प्रयोगले के प्रकट गर्न सक्छ भनेर सबै राम्ररी थाहा थियो।

Oney-sous-Bois

पर्ड्यू समूहसँग ट्रान्जिस्टर तिर छलांग बनाउन प्रविधि र सैद्धान्तिक आधार दुवै थियो। तर तिनीहरूले संयोगवश यसलाई ठक्कर दिन सक्थे। तिनीहरू सामग्रीको भौतिक गुणहरूमा रुचि राख्थे, र नयाँ प्रकारको उपकरणको खोजीमा होइन। Aunes-sous-Bois (फ्रान्स) मा एक धेरै फरक स्थिति व्याप्त थियो, जहाँ जर्मनीका दुई पूर्व राडार अनुसन्धानकर्ता, हेनरिक वेल्कर र हर्बर्ट माथारेले एउटा टोलीको नेतृत्व गरे जसको लक्ष्य औद्योगिक अर्धचालक उपकरणहरू सिर्जना गर्ने थियो।

वेल्करले पहिले अध्ययन गरे र त्यसपछि प्रसिद्ध सिद्धान्तकार अर्नोल्ड सोमरफेल्डद्वारा सञ्चालित म्यूनिख विश्वविद्यालयमा भौतिकशास्त्र पढाए। 1940 देखि, उहाँले एक विशुद्ध सैद्धांतिक मार्ग छोडेर Luftwaffe को लागि रडार मा काम गर्न थाले। मथारे (बेल्जियम मूलका) आचेनमा हुर्केका थिए, जहाँ उनले भौतिकशास्त्रको अध्ययन गरे। उनी सन् १९३९ मा जर्मन रेडियो कम्पनी टेलिफङ्केनको अनुसन्धान विभागमा सामेल भए। युद्धको दौडान, उसले आफ्नो कामलाई बर्लिनको पूर्वबाट सिलेसियाको एबेमा सारियो जसले मित्र राष्ट्रहरूको हवाई आक्रमणबाट बच्न र त्यसपछि पश्‍चिमतिर अग्रसर हुने रेड आर्मीबाट बच्नको लागि, अन्ततः अमेरिकी सेनाको हातमा पर्यो।

हिटलर विरोधी गठबन्धनका आफ्ना प्रतिद्वन्द्वीहरू जस्तै, जर्मनहरूले 1940 को शुरुवातमा क्रिस्टल डिटेक्टरहरू रडारका लागि आदर्श रिसीभरहरू थिए र सिलिकन र जर्मेनियम तिनीहरूको सिर्जनाका लागि सबैभन्दा आशाजनक सामग्रीहरू थिए भनेर थाहा पाएका थिए। मथरे र वेल्करले युद्धको समयमा यी सामग्रीहरूको रेक्टिफायरहरूमा प्रभावकारी प्रयोग सुधार गर्न प्रयास गरे। युद्ध पछि, दुबैलाई उनीहरूको सैन्य कामको बारेमा आवधिक सोधपुछको अधीनमा राखिएको थियो, र अन्ततः फ्रान्सेली गुप्तचर अधिकारीबाट 1946 मा पेरिसमा निमन्त्रणा प्राप्त भयो।

Compagnie des Freins & Signaux ("ब्रेक र सिग्नलहरूको कम्पनी"), वेस्टिङहाउसको फ्रान्सेली डिभिजनले ठोस-राज्य रेक्टिफायरहरू सिर्जना गर्न फ्रान्सेली टेलिफोन प्राधिकरणबाट सम्झौता प्राप्त गर्यो र तिनीहरूलाई मद्दत गर्न जर्मन वैज्ञानिकहरू खोज्यो। हालैका शत्रुहरूको यस्तो गठबन्धन अनौठो लाग्न सक्छ, तर यो व्यवस्था दुवै पक्षका लागि एकदम अनुकूल भयो। फ्रान्सेली, 1940 मा पराजित, अर्धचालक को क्षेत्र मा ज्ञान प्राप्त गर्न को लागी कुनै क्षमता थिएन, र उनीहरुलाई जर्मनहरु को सीप को सख्त आवश्यकता थियो। जर्मनहरूले कब्जा गरेको र युद्धग्रस्त देशमा कुनै पनि उच्च-प्रविधि क्षेत्रहरूमा विकास गर्न सकेन, त्यसैले तिनीहरू काम जारी राख्ने अवसरमा उफ्रिए।

वेल्कर र मथारेले पेरिस उपनगरको अनेस-सूस-बोइसमा दुई तले घरमा मुख्यालय स्थापना गरे र प्राविधिकहरूको टोलीको सहयोगमा सन् १९४७ को अन्त्यसम्ममा जर्मेनियम रेक्टिफायरहरू सफलतापूर्वक सञ्चालनमा ल्याए। त्यसपछि तिनीहरू झन् गम्भीर बन्दै गए। पुरस्कार: वेल्कर सुपरकन्डक्टरहरूमा र मथारे एम्पलीफायरहरूमा आफ्नो रुचिमा फर्के।

हर्बर्ट माथारे 1950 मा

युद्धको समयमा, मथरेले सर्किट शोर कम गर्ने प्रयासमा दुई-बिन्दु कन्ट्याक्ट रेक्टिफायरहरू - "डुओडियोड्स" प्रयोग गरे। उनले आफ्नो प्रयोगहरू पुन: सुरु गरे र चाँडै पत्ता लगाए कि दोस्रो बिरालोको व्हिस्कर, पहिलो बाट एक मिटरको 1/100 मिलियनमा अवस्थित, कहिलेकाहीँ पहिलो व्हिस्कर मार्फत प्रवाहित प्रवाहलाई परिमार्जन गर्न सक्छ। उसले एक ठोस राज्य एम्पलीफायर सिर्जना गर्यो, यद्यपि एक बेकारको। अधिक विश्वसनीय प्रदर्शन प्राप्त गर्न, उनले वेल्करलाई फर्काए, जसले युद्धको समयमा जर्मेनियम क्रिस्टलसँग काम गर्ने व्यापक अनुभव प्राप्त गरेका थिए। वेल्करको टोलीले जर्मेनियम क्रिस्टलको ठूलो, शुद्ध नमूनाहरू बढ्दै गयो, र सामग्रीको गुणस्तरमा सुधार हुँदा, मथरे पोइन्ट-सम्पर्क एम्पलीफायरहरू जुन 1948 सम्म विश्वसनीय भए।

माथारे सर्किटमा आधारित "ट्रान्जिस्ट्रोन" को एक्स-रे छवि, जसमा जर्मेनियमसँग सम्पर्कको दुई बिन्दुहरू छन्

मथरेसँग के भइरहेको थियो भन्ने सैद्धान्तिक मोडेल पनि थियो: दोस्रो सम्पर्कले जर्मेनियममा प्वालहरू बनाउँछ, पहिलो सम्पर्कबाट प्रवाहको गतिलाई गति दिन्छ, अल्पसंख्यक चार्ज वाहकहरू आपूर्ति गर्दछ। वेल्कर उहाँसँग सहमत भएनन्, र विश्वास गरे कि के भइरहेको छ कुनै प्रकारको क्षेत्रीय प्रभावमा निर्भर छ। यद्यपि, तिनीहरूले यन्त्र वा सिद्धान्तलाई काम गर्न सक्नु अघि, उनीहरूले सिक्नुभयो कि अमेरिकीहरूको समूहले ठ्याक्कै उस्तै अवधारणा विकास गरेको थियो - दुई बिन्दु सम्पर्कहरू भएको जर्मेनियम एम्पलीफायर - छ महिना अघि।

मरे हिल

युद्धको अन्त्यमा, मर्विन केलीले बिल शक्लेको नेतृत्वमा रहेको बेल ल्याब्सको अर्धचालक अनुसन्धान समूहलाई सुधार गरे। परियोजना बढ्यो, थप कोष प्राप्त भयो, र म्यानहट्टनमा यसको मूल प्रयोगशाला भवनबाट मरे हिल, न्यू जर्सीमा विस्तार भइरहेको क्याम्पसमा सारियो।

मरे हिल क्याम्पस, ca। 1960

आफूलाई उन्नत अर्धचालकहरूसँग पुन: परिचित गराउन (युद्धको समयमा सञ्चालन अनुसन्धानमा उनको समय पछि), शक्लीले 1945 को वसन्तमा रसल ओहलको होल्मडेल प्रयोगशालाको भ्रमण गरे। ओहलले सिलिकनमा काम गर्ने युद्धका वर्षहरू बिताए र कुनै समय बर्बाद गरेनन्। उनले शक्लीलाई आफ्नै निर्माणको कच्चा एम्पलीफायर देखाए, जसलाई उनले "डेसिस्टर" भने। उनले सिलिकन पोइन्ट कन्ट्याक्ट रेक्टिफायर लिए र ब्याट्रीबाट करेन्ट पठाए। स्पष्ट रूपमा, ब्याट्रीको तातोले सम्पर्क बिन्दुमा प्रतिरोध कम गर्‍यो, र रेक्टिफायरलाई एक एम्पलीफायरमा परिणत गर्‍यो जुन आगमन रेडियो सिग्नलहरूलाई स्पिकरलाई शक्ति दिन पर्याप्त शक्तिशाली सर्किटमा प्रसारण गर्न सक्षम थियो।

प्रभाव कच्चा र अविश्वसनीय थियो, व्यावसायीकरण को लागी अनुपयुक्त। यद्यपि, यो सेमीकन्डक्टर एम्पलीफायर सिर्जना गर्न सम्भव छ भन्ने शक्लेको राय पुष्टि गर्न पर्याप्त थियो, र यसलाई ठोस-राज्य इलेक्ट्रोनिक्सको क्षेत्रमा अनुसन्धानको लागि प्राथमिकतामा राख्नुपर्छ। ओलाको टोलीसँगको यो बैठकले शक्लीलाई सिलिकन र जर्मेनियम पहिले अध्ययन गर्नुपर्छ भनेर विश्वस्त गराएको थियो। तिनीहरूले आकर्षक विद्युतीय गुणहरू प्रदर्शन गरे, र Ohl का सँगी धातुविद् ज्याक स्काफ र हेनरी थेउररले युद्धको समयमा यी क्रिस्टलहरू बढाउन, शुद्ध गर्न र डोपिङ गर्नमा अचम्मको सफलता हासिल गरेका थिए, अन्य अर्धचालक सामग्रीहरूको लागि उपलब्ध सबै प्रविधिहरूलाई उछिनेर। शक्लीको समूहले युद्धपूर्व तामाको अक्साइड एम्पलीफायरहरूमा थप समय खेर फाल्ने थिएन।

केलीको सहयोगमा, शक्लीले नयाँ टोली भेला गर्न थाले। मुख्य खेलाडीहरूमा वाल्टर ब्राटेन, जसले शक्लीलाई ठोस-स्टेट एम्पलीफायर (1940 मा) मा पहिलो प्रयासमा मद्दत गरे, र युवा भौतिकशास्त्री र बेल ल्याब्सका नयाँ कर्मचारी जोन बार्डिन समावेश थिए। बार्डिनसँग टोलीको कुनै पनि सदस्यको ठोस अवस्थाको भौतिक विज्ञानको सबैभन्दा व्यापक ज्ञान थियो-उनको शोध प्रबंधले सोडियम धातुको संरचनामा इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जा स्तरहरू वर्णन गरेको थियो। उनी अटानासोभ र ब्राटेन जस्ता जोन हसब्रुक भान भ्लेकको अर्को प्रोटेज पनि थिए।

र अटानासोभ जस्तै, बर्डीन र शक्लेको शोध प्रबंधहरूलाई अत्यन्त जटिल गणनाहरू चाहिन्छ। तिनीहरूले मोनरोको डेस्कटप क्याल्कुलेटर प्रयोग गरेर सामग्रीको ऊर्जा संरचना गणना गर्न एलन विल्सनद्वारा परिभाषित अर्धचालकहरूको क्वान्टम मेकानिकल सिद्धान्त प्रयोग गर्नुपर्‍यो। ट्रान्जिस्टर सिर्जना गर्न मद्दत गरेर, तिनीहरूले वास्तवमा, भविष्यमा स्नातक विद्यार्थीहरूलाई यस्तो कामबाट बचाउन योगदान दिए।

ठोस-राज्य एम्पलीफायरको लागि शक्लेको पहिलो दृष्टिकोण पछि "भनियो" मा निर्भर थियो।क्षेत्र प्रभाव"। उसले एन-टाइप सेमीकन्डक्टरमा (नकारात्मक शुल्कको अधिकको साथ) धातुको प्लेटलाई निलम्बन गर्यो। प्लेटमा सकारात्मक चार्ज लागू गर्दा क्रिस्टलको सतहमा अतिरिक्त इलेक्ट्रोनहरू तानियो, नकारात्मक चार्जहरूको नदी सिर्जना गरियो जसको माध्यमबाट विद्युतीय प्रवाह सजिलै प्रवाह हुन सक्छ। एम्प्लीफाइड सिग्नल (वेफरमा चार्ज लेभलद्वारा प्रतिनिधित्व गरिएको) यस तरिकाले मुख्य सर्किट (सेमिकन्डक्टरको सतहसँगै गुजरने) परिमार्जन गर्न सक्छ। यस योजनाको प्रभावकारिता उहाँलाई भौतिक विज्ञानको सैद्धान्तिक ज्ञानले सुझाव दिएको थियो। तर, धेरै प्रयोग र प्रयोगहरूको बावजुद, योजना कहिल्यै काम गरेन।

मार्च 1946 सम्म, बार्डिनले राम्रोसँग विकसित सिद्धान्त सिर्जना गरेका थिए जसले यसको कारण व्याख्या गर्‍यो: क्वान्टम स्तरमा अर्धचालकको सतहले यसको भित्री भाग भन्दा फरक व्यवहार गर्दछ। सतहमा तानिएका नकारात्मक चार्जहरू "सतह अवस्थाहरू" मा फसेका छन् र विद्युतीय क्षेत्रलाई प्लेटलाई सामग्रीमा प्रवेश गर्नबाट रोक्छ। बाँकी टोलीले यो विश्लेषणलाई आकर्षक फेला पारे, र तीनवटा मार्गहरूमा नयाँ अनुसन्धान कार्यक्रम सुरु गरे:

1. सतही अवस्थाहरूको अस्तित्व प्रमाणित गर्नुहोस्।
2. तिनीहरूको सम्पत्ति अध्ययन गर्नुहोस्।
3. तिनीहरूलाई कसरी परास्त गर्ने र यसलाई काम गर्ने तरिका पत्ता लगाउनुहोस् क्षेत्र प्रभाव ट्रान्जिस्टर.

डेढ वर्षको अनुसन्धान र प्रयोग पछि, नोभेम्बर 17, 1947 मा, Brattain ले एक सफलता हासिल गर्यो। उसले पत्ता लगाए कि यदि उसले आयन भरिएको तरल, जस्तै पानी, वेफर र अर्धचालकको बीचमा राख्यो भने, वेफरको विद्युतीय क्षेत्रले आयनहरूलाई अर्धचालकतर्फ धकेल्छ, जहाँ तिनीहरूले सतहको अवस्थाहरूमा फसेका शुल्कहरूलाई बेअसर गर्नेछन्। अब उसले वेफरमा चार्ज परिवर्तन गरेर सिलिकनको टुक्राको विद्युतीय व्यवहारलाई नियन्त्रण गर्न सक्छ। यो सफलताले बर्डेनलाई एम्पलीफायर सिर्जना गर्ने नयाँ दृष्टिकोणको लागि एउटा विचार दियो: इलेक्ट्रोलाइट पानीले रेक्टिफायरको सम्पर्क बिन्दुलाई घेर्नुहोस्, र त्यसपछि सतहको अवस्थाहरू नियन्त्रण गर्न पानीमा दोस्रो तार प्रयोग गर्नुहोस्, र यसरी मुख्यको चालकता स्तर नियन्त्रण गर्नुहोस्। सम्पर्क गर्नुहोस्। त्यसैले बर्डेन र ब्राटेन अन्तिम रेखामा पुगे।

बर्डेनको विचारले काम गर्यो, तर प्रवर्धन कमजोर थियो र मानव कानमा पहुँच गर्न नसकिने धेरै कम फ्रिक्वेन्सीहरूमा संचालित थियो - त्यसैले यो टेलिफोन वा रेडियो एम्पलीफायरको रूपमा बेकार थियो। बर्डीनले पर्ड्यूमा उत्पादित रिभर्स-भोल्टेज-प्रतिरोधी जर्मेनियममा स्विच गर्न सुझाव दिए, विश्वास गरे कि यसको सतहमा कम शुल्कहरू जम्मा हुनेछन्। अचानक तिनीहरूले एक शक्तिशाली वृद्धि प्राप्त गरे, तर अपेक्षा गरिएको भन्दा विपरीत दिशामा। तिनीहरूले अल्पसंख्यक वाहक प्रभाव पत्ता लगाए - अपेक्षित इलेक्ट्रोनहरूको सट्टा, जर्मेनियम मार्फत प्रवाहित वर्तमान इलेक्ट्रोलाइटबाट आउने प्वालहरूद्वारा बढाइएको थियो। इलेक्ट्रोलाइटमा तारमा रहेको करेन्टले एन-टाइप जर्मेनियमको सतहमा पी-टाइप लेयर (अतिरिक्त सकारात्मक चार्जहरूको क्षेत्र) सिर्जना गर्‍यो।

त्यसपछिका प्रयोगहरूले देखाए कि कुनै पनि इलेक्ट्रोलाइट आवश्यक पर्दैन: केवल जर्मेनियम सतहमा दुईवटा सम्पर्क बिन्दुहरू नजिक राखेर, तिनीहरूमध्ये एउटाबाट अर्कोमा करेन्टमा करेन्ट मोड्युलेट गर्न सम्भव थियो। तिनीहरूलाई सकेसम्म नजिक ल्याउन, ब्राटेनले सुनको पन्नीको टुक्रा प्लास्टिकको त्रिकोणीय टुक्राको वरिपरि बेरे र त्यसपछि ध्यानपूर्वक पन्नीको अन्त्यमा काट्यो। त्यसपछि, एक वसन्त प्रयोग गरेर, उनले जर्मेनियम विरुद्ध त्रिकोण थिच्यो, जसको परिणामस्वरूप कट को दुई किनारा 0,05 मिमी को दूरी मा यसको सतह छोयो। यसले बेल ल्याब्सको ट्रान्जिस्टर प्रोटोटाइपलाई यसको विशिष्ट उपस्थिति दियो:

Brattain र Bardeen ट्रान्जिस्टर प्रोटोटाइप

माथारे र वेल्करको यन्त्र जस्तै, यो, सिद्धान्तमा, एक क्लासिक "बिरालाको व्हिस्कर" थियो, केवल एक को सट्टा सम्पर्क को दुई बिन्दुहरु संग। डिसेम्बर 16 मा, यसले पावर र भोल्टेजमा उल्लेखनीय वृद्धि, र श्रव्य दायरामा 1000 Hz को आवृत्ति उत्पादन गर्यो। एक हप्ता पछि, सानो सुधार पछि, Bardeen र Brattain ले 100 गुणाले भोल्टेज र 40 गुणाले पावर बढाएको थियो, र बेलका निर्देशकहरूलाई तिनीहरूको यन्त्रले श्रव्य भाषण उत्पादन गर्न सक्छ भनेर प्रदर्शन गर्यो। जोन पियर्स, ठोस-राज्य विकास टोलीका अर्को सदस्यले बेलको कपर अक्साइड रेक्टिफायर, भेरिस्टरको नाम पछि "ट्रान्जिस्टर" शब्द बनाए।

अर्को छ महिनासम्म, प्रयोगशालाले नयाँ सिर्जना गोप्य राख्यो। व्यवस्थापनले यो सुनिश्चित गर्न चाहेको थियो कि तिनीहरूले ट्रान्जिस्टरको व्यापारिकरणमा अरू कसैको हात आउनु अघि नै सुरु गरेको थियो। वेल्कर र मथरेको अमरताको सपनालाई चकनाचुर गर्नका लागि जुन ३०, १९४८ मा पत्रकार सम्मेलनको समय तय गरिएको थियो। यसैबीच, अर्धचालक अनुसन्धान समूह चुपचाप पतन भयो। बार्डिन र ब्राटेनका उपलब्धिहरूको बारेमा सुनेपछि, तिनीहरूका मालिक, बिल शक्लीले सबै श्रेय आफैलाई लिनको लागि काम गर्न थाले। र यद्यपि उसले केवल एक अवलोकन भूमिका खेलेको थियो, शक्लेले समान रूपमा, यदि अधिक होइन भने, सार्वजनिक प्रस्तुतिमा प्रचार प्राप्त गर्यो - जस्तै प्रयोगको बेन्चको छेउमा, कार्यको मोटोमा उनको यो जारी गरिएको फोटोमा देखियो:

1948 प्रचार फोटो - बार्डेन, शक्ले र ब्राटेन

यद्यपि, समान प्रसिद्धि शक्लीको लागि पर्याप्त थिएन। र बेल ल्याब्स बाहिर कोही पनि ट्रान्जिस्टर बारे थाहा हुनु अघि, उनी आफ्नै लागि पुन: आविष्कारमा व्यस्त थिए। र यो धेरै त्यस्ता पुन: आविष्कारहरू मध्ये पहिलो मात्र थियो।

अरु के पढ्नु

• रोबर्ट बुडेरी, द आविष्कार जसले संसारलाई परिवर्तन गरेको छ (1996)
• माइकल रियोर्डन, "हाउ यूरोप मिस्ड द ट्रान्जिस्टर," आईईईई स्पेक्ट्रम (नोभेम्बर १, २००५)
• माइकल रियोर्डन र लिलियन होडेसन, क्रिस्टल फायर (1997)
• अर्मान्ड भान डोर्मेल, "फ्रान्सेली" ट्रान्जिस्टर," www.cdvandt.org/VanDormael.pdf (1994)

स्रोत: www.habr.com