Artikuj të tjerë të ciklit:
- Historia e relĂš?
- Historia e kompjuterëve elektronikë
- Historia e transistorit
- Historia e internetit
Fushta e luftĂ«s pĂ«rgatiti terrenin pĂ«r shfaqjen e transistorit. Nga viti 1939 deri nĂ« 1945, njohuritĂ« teknike nĂ« fushĂ«n e gjysmĂ«pĂ«rçuesve u zhvilluan jashtĂ«zakonisht shumĂ«. Dhe kishte njĂ« arsye tĂ« thjeshtĂ« pĂ«r kĂ«tĂ«: radari. Teknologjia mĂ« e rĂ«ndĂ«sishme e luftĂ«s, me disa shembuj aplikimesh: zbulimi i sulmeve ajrore, kĂ«rkimi i nĂ«ndetĂ«ses, drejtim i sulmeve ajrore natĂ«n nĂ« objektiva, dhe udhĂ«zimi i mjeteve tĂ« mbrojtjes ajrore dhe armatimeve detare. InxhinierĂ«t madje mĂ«suan si tĂ« vendosin radarĂ« tĂ« vegjĂ«l nĂ« predha artilerie, nĂ« mĂ«nyrĂ« qĂ« ato tĂ« shpĂ«rthenin kur kalonin afĂ«r objektivit â . MegjithatĂ«, burimi i kĂ«saj teknologjie tĂ« fuqishme ushtarake ishte njĂ« fushĂ« mĂ« paqĂ«sore: studimi i shtresave tĂ« sipĂ«rme tĂ« atmosferĂ«s pĂ«r qĂ«llime shkencore.
Radari
Në vitin 1901, kompania "Telegrifi Pa Energji Marconi" transmetoi me sukses një mesazh pa tel përmes Oqeanit Atlantik, nga Kornualla në Newfoundland. Ky fakt solli konfuzion në shkencën moderne. Nëse transmetimet radio lëvizin në një vijë të drejtpërdrejtë (siç pritet), një transmetim i tillë duhet të ishte i pamundur. Ndërmjet Anglisë dhe Kanadasë nuk ka një linjë të drejtpërdrejtë shikimi që të mos kalojë mbi tokë, prandaj mesazhi i Marconi duhet të ketë fluturuar në hapësirë. Inxhinieri amerikan Arthur Kennelly dhe fizikanti britanik Oliver Heaviside në të njëjtën kohë dhe në mënyrë të pavarur sugjeruan se shpjegimi i këtij fenomeni duhet të lidhet me një shtresë gazi të ionizuar që ndodhet në shtresat e sipërme të atmosferës, e cila është në gjendje të reflektojë valët radio prapa në Tokë (vetë Marconi mendonte se valët radio ndjekin këndin e sipërfaqes së Tokës, megjithatë fizikantët nuk e mbështetën atë).
Në vitet 1920, shkencëtarët zhvilluan një aparat të ri që fillimisht provoi ekzistencën e ionosferës dhe pastaj studioi strukturën e saj. Ata përdorën lampat elektronike për të gjeneruar impulset radio me valë të shkurtra, antenat e drejtuara për t'i dërguar ato lart në atmosferë dhe për të regjistruar jehonë, dhe për të demonstruar rezultatet. Sa më e madhe të ishte vonesa e rikthimit të jehonës, aq më larg duhej të ishte ionosfera. Kjo teknologji u quajt sondimi atmosferik dhe ofroi infrastrukturën teknike bazë për krijimin e radarit (termini "radar", nga RAdio Detection And Ranging, shfaqet vetëm në vitet 1940 në marinën ushtarake të SHBA).
Ishte vetëm një çështje kohe që njerëzit me njohuritë, burimet dhe motivimin e duhur kuptuan potencialin e përdorimit tokësor të këtij ekipamenti (kështu, historia e radarit është e kundërt me atë të teleskopit, i cili fillimisht ishte planifikuar për përdorim tokësor). Dhe probabiliteti i një ndriçimi të tillë rritej ndërsa radion po e përhapej gjithnjë e më shumë në planet, dhe gjithnjë e më shumë njerëz vërejtën ndërhyrjet që vinin nga anijet, avionët dhe objekte të tjera të mëdha që ndodheshin afër. Njohuritë nga teknologjitë e sondimit të shtresave të sipërme të atmosferës u përhapën gjatë vitit të dytë (1932-1933), kur shkencëtarët nga stacionet e ndryshme arktike hartuan një hartë të ionosferës. Pak pas kësaj, ekipet në Britani, SHBA, Gjermani, Itali, BRSS dhe vende të tjera zhvilluan sistemet e tyre më të thjeshta të radarit.
me radarine tij të vitit 1935
Pastaj ndodhi lufta, dhe rĂ«ndĂ«sia e radarĂ«ve pĂ«r vendet - dhe burimet pĂ«r zhvillimin e tyre - u rrit nĂ« mĂ«nyrĂ« dramatike. NĂ« SHBA, kĂ«to burime u mblodhĂ«n rreth njĂ« organizate tĂ« re, tĂ« themeluar nĂ« vitin 1940 nĂ« MIT, e njohur si (e quajti kĂ«shtu nĂ« mĂ«nyrĂ« qĂ« tĂ« mashtrohej spiunĂ«ve tĂ« huaj dhe tĂ« krijohej pĂ«rshtypja se laboratori po hulumtonte radioaktivitetin - atĂ«herĂ«, pak besonin nĂ« bombat atomike). Projekti Rad Lab, i cili nuk u bĂ« aq i njohur sa projekti Manhattan, megjithatĂ«, arriti tĂ« bashkonte po aq shkencĂ«tarĂ« tĂ« jashtĂ«zakonshĂ«m dhe tĂ« talentuar nga tĂ« gjithĂ« SHBA-tĂ«. PesĂ« nga punonjĂ«sit e parĂ« tĂ« laboratorit (pĂ«rfshirĂ« dhe ) mĂ« vonĂ« morĂ«n Ămime Nobeli. Deri nĂ« fund tĂ« luftĂ«s, nĂ« laborator punonin rreth 500 doktorĂ« shkencash, shkencĂ«tarĂ« dhe inxhinierĂ«, ndĂ«rsa gjithsej punonin 4000 persona.500,000 dollarĂ« â qĂ« Ă«shtĂ« e barabartĂ« me buxhetin e plotĂ« tĂ« krijimit tĂ« ENIAC â u shpenzuan vetĂ«m pĂ«r botimin e Radiation Laboratory Series, njĂ«zet e shtatĂ« vĂ«llime, nĂ« tĂ« cilat u pĂ«rshkrua e gjithĂ« njohuria e fituar nĂ« laborator gjatĂ« luftĂ«s (ndĂ«rkohĂ« qĂ« shpenzimet e qeverisĂ« amerikane pĂ«r teknologjitĂ« e radarit nuk u kufizuan vetĂ«m nĂ« buxhetin e Rad Lab; gjatĂ« luftĂ«s qeveria bleu radarĂ« nĂ« vlerĂ« prej tre miliardĂ« dollarĂ«sh).
Korpusi 20 i MIT, ku ndodhej Rad Lab
NjĂ« nga fushat kryesore tĂ« kĂ«rkimeve nga Rad Lab ishte radari me frekuencĂ« tĂ« lartĂ«. RadarĂ«t e hershĂ«m pĂ«rdornin vale me gjatĂ«si qĂ« mateshin nĂ« metra. Por rrezet me frekuencĂ« mĂ« tĂ« lartĂ«, gjatĂ«si vale tĂ« cilave mateshin nĂ« centimetra â mikrovalĂ«t â lejonin pĂ«rdorimin e antenave mĂ« kompakte dhe shkaktonin mĂ« pak shpĂ«rndarje nĂ« distanca tĂ« mĂ«dha, duke premtuar pĂ«rfitime tĂ« mĂ«dha nĂ« arritshmĂ«rinĂ« dhe saktĂ«sinĂ« e funksionimit. RadarĂ«t mikrovalĂ« mund tĂ« vendoseshin nĂ« hundĂ«n e avionit dhe tĂ« zbulonin objekte me madhĂ«si tĂ« njĂ« periskopi nĂ«ndetĂ«se.
Ekipi i fizikantëve britanikë nga Universiteti i Birminghamit arriti të zgjidhte këtë problém fillimisht. Në vitin 1940, ata zhvilluan "«, i cili punonte si një "fishekzjar" elektromagnetik, duke e kthyer impulsin e çrregullt të elektricitetit në një rreze të fuqishme dhe të saktë të mikrovalëve. Kjo transmetues mikrovalë ishte një mijë herë më e fuqishme krahasuar me konkurrentin më të afërt; ajo hapi rrugën për krijimin e transmetuesve radarë me frekuenca të larta. Megjithatë, i duheshin një shoqërues, një marrësi në gjendje të regjistronte frekuenca të larta. Dhe këtu kthehemi në historinë e polupërçuesve.
Magnetron në seksion
Rikthimi i këndit të maceve
Doli se lampat elektronike nuk ishin krejtĂ«sisht tĂ« pĂ«rshtatshme pĂ«r tĂ« pranuar sinjalet mikrovalĂ« tĂ« radarĂ«ve. NdĂ«rprerja mes katodĂ«s sĂ« nxehtĂ« dhe anodĂ«s sĂ« ftohtĂ« krijon kapacitet, duke e bĂ«rĂ« qĂ« rrethimi tĂ« refuzojĂ« tĂ« funksionojĂ« nĂ« frekuenca tĂ« larta. Teknologjia mĂ« e mirĂ« pĂ«r radarĂ«t me frekuenca tĂ« larta ishte "" â njĂ« pjesĂ« e vogĂ«l veze, e vendosur nĂ« njĂ« kristal polupĂ«rçues. Kjo u zbulua nga disa individĂ« pavarĂ«sisht njĂ«ri-tjetrit, por ngjarjet mĂ« afĂ«r historisĂ« tonĂ« ndodhĂ«n nĂ« New Jersey.
NĂ« vitin 1938, laboratorĂ«t Bell nĂ«nshkruan njĂ« kontratĂ« me marinĂ«n ushtarake pĂ«r zhvillimin e radarit pĂ«r menaxhimin e zjarrit nĂ« gamĂ«n 40 cm â kjo ishte shumĂ« mĂ« e shkurtĂ«r dhe, si rezultat, mĂ« e pĂ«rshtatshme nĂ« frekuencĂ« se sa radarĂ«t ekzistues nĂ« epokĂ«n para magnetronĂ«ve rezonantĂ«. Pjesa kryesore e kĂ«rkimeve iu dha njĂ« njĂ«sie laboratorĂ«sh nĂ« Holmdel, nĂ« jug tĂ« Staten Island. KĂ«rkuesit nuk iu desh shumĂ« kohĂ« pĂ«r tĂ« kuptuar se çfarĂ« do t'u nevojitej pĂ«r njĂ« marrĂ«s me frekuencĂ« tĂ« lartĂ«, dhe sĂ« shpejti inxhinieri George Southworth po shfletonte dyqanet e pajisjeve elektronikĂ« nĂ« Manhattan nĂ« kĂ«rkim tĂ« detektorĂ«ve tĂ« vjetĂ«r âmushka e katitâ. Siç ishte parashikuar, ai funksiononte shumĂ« mĂ« mirĂ« se detektori me tub, por e bĂ«nte kĂ«tĂ« me paqĂ«ndrueshmĂ«ri. Prandaj, Southworth gjeti njĂ« elektro-kimik tĂ« quajtur Russell All, dhe e kĂ«rkoi atĂ« pĂ«r tĂ« pĂ«rmirĂ«suar homogjenitetin e pĂ«rgjigjes sĂ« detektorĂ«ve kristalorĂ« me njĂ« pikĂ« kontakti.
Ai ishte një njeri mjaft unik, që e konsideronte zhvillimin e teknologjisë si fatin e tij, dhe tregonte për ndriçimet periodike me vizione të së ardhmes. Për shembull, ai deklaronte se që në vitin 1939 e dinte për shpikjen e ardhshme të përforcuesit me silic, por se fati kishte paracaktuar që ta shpikë një tjetër njeri. Pas studimit të dhjetëra variantëve, ai u ndal te silici si materiali më i mirë për receptorët e Southworth. Problemi ishte mundësia e kontrollit të përbërjes së materialit, për të menaxhuar vetitë e tij elektrike. Atëherë, bolvanët industrialë nga silici ishin gjerësisht të përhapur, përdoroheshin në fabrikat e çelikut, por në një prodhim të tillë askujt nuk i bënte përshtypje, le të themi, përmbajtja e 1% fosforit në silic. Duke marrë ndihmën e disa metalurgëve, Ai vendosi të marrë bolvanë shumë më të pastër se sa ishin arritur më parë.
Gjatë punës ata zbuluan se disa nga kristalet e tyre drejtonin elektricitetin në një drejtim, ndërsa të tjerët në drejtimin tjetër. Ata i quajtën "p-tip" dhe "n-tip". Analiza më e hollësishme tregoi se këto lloje ishin përgjegjëse për lloj të ndryshëm të papërsosshmërive. Silikoni ndodhet në kolonën e katërt të tabelës periodike të Mendeleev, që do të thotë se ai ka katër elektrone në shtresën e jashtme. Në një bllok të silikones më të pastër, secili prej këtyre elektroneve do të bashkohej me fqinjët. Papërsosshitë nga kolona e tretë, le të themi bor, e cila ka një elektron më pak, krijonin një "hapje", një hapësirë shtesë për lëvizjen e elektricitetit në kristal. Në fund rezultonte një polupërçues p-tipi (me një tejkalim të ngarkesave pozitive). Elementët e kolonës së pestë, për shembull fosfori, ofronin elektrone të lira shtesë për bartjen e elektricitetit, dhe rezultonte një polupërçues n-tipi.
Struktura kristalore e silikones
Të gjitha këto studime ishin shumë interesante, megjithatë deri në vitin 1940, Southworth dhe Ol nuk arritën të krijonin një prototip funksional të radarit të frekuencës së lartë. Qeveria Britanike në këtë kohë kërkonte rezultate praktike të menjëhershme për shkak të kërcënimit të madh nga Luftwaffe, ku tashmë ishin krijuar detektorë me mikrobanga gati për prodhim, që funksiononin në çift me transmetuesit magnetron.
Megjithatë, së shpejti, balanca e arritjeve teknike do të kalonte në anën perëndimore të Atlantikut. Churchill vendosi të zbulonte të gjitha sekretet teknike të Britanisë amerikanëve përpara se të hynte vërtet në luftë (sepse, siç e supozonte ai, kjo do të ndodhte gjithsesi). Ai mendonte se ia vlen të rrezikohej informacioni, pasi atëherë të gjitha kapacitetet industriale të SHBA do të ishin të përqendruara në zgjidhjen e sfidave si armët atomike dhe radarët. Misioni shkencor dhe teknik britanik (më i njohur si ) mbërriti në Washington në Shtator 1940 dhe solli si dhuratë një bagazh të mbushur me mrekulli teknike.
Zbulesha fuqinë e pabesueshme të magnetronit me rezonancë dhe efikasitetin e detektorëve kristalorë britanikë në marrjen e sinjalit të tij, ringjalli kërkimet amerikane në fushën e sistemit polupërçues si baze për radarët me frekuenca të larta. Kishim shumë punë për të bërë, veçanërisht në fushën e shkencës së materialeve. Për të përmbushur kërkesat, cristalet polupërçues "duhej të prodhoheshin në miliona, shumë më tepër se sa ishte e mundur deri tani. Duhej të përmirësohej drejtpërdrejtësia, të zvogëlohej ndjeshmëria ndaj goditjeve dhe mundësia e djegies, dhe të minimizohej diferenca ndërmjet grupeve të ndryshme të cristalëve."
Rrethuesi silikoni me kontakt pikor
Në Rad Lab u hapën departamente të reja kërkimore për të studiuar pronat e kristaleve të gjysmëpërçuesve dhe se si ato mund të modifikohen për të maksimizuar vlerat e tyre si marrës. Materialet më premtuese ishin silikoni dhe germaniumi, kështu që në Rad Lab vendosën të siguruan një plan rezervë dhe filluan programe paralele për studimin e të dyve: silikoni në Universitete e Pensilvanisë, ndërsa germaniumi në Purdue. Gjigantët industrialë si Bell, Westinghouse, Du Pont dhe Sylvania filluan programet e tyre të hulumtimit për gjysmëpërçuesit dhe filluan të zhvillojnë kapacitete të reja prodhimi për detektorët kristalorë.
Me pĂ«rpjekjet e pĂ«rbashkĂ«ta, pastĂ«rtia e kristaleve tĂ« silikoni dhe germaniumi arriti tĂ« ngrihet nga 99% nĂ« fillim nĂ« 99,999% â qĂ« do tĂ« thotĂ«, tek njĂ« grimcĂ« ndotĂ«s nĂ« 100,000 atome. GjatĂ« kĂ«tij procesi, stafi i shkencĂ«tarĂ«ve dhe inxhinierĂ«ve u njoh ngushtĂ« me pronat abstrakte tĂ« germaniumit dhe silikoni, si dhe teknologjitĂ« praktike pĂ«r kontrollin e tyre: shkrirja, rritja e kristaleve, shtimi i ndotĂ«sve pĂ«rkatĂ«s (si bora, qĂ« rritte ndihmĂ«n).
Dhe pastaj përfundoi lufta. Kërkesa për radarë u zhduk, por njohuritë dhe aftësitë e fituara gjatë luftës nuk u zhdukën, dhe ëndrra për një amplifikator të kalimtarëve nuk u harroj. Tani garë ishte në krijimin e një amplifikatori të tillë. Dhe, së paku, tri skuadra ishin në një pozitë të favorshme për të marrë këtë çmim.
West Lafayette
Gruaja e parë ishte një grup nga Universiteti Purdue nën udhëheqjen e fizikantit me origjinë austrake, Karl Lark-Horowitz. Me ndihmën e talentit dhe ndikimit të tij, ai e nxori njëherë dhe për gjithmonë departamentin fizik të universitetit nga harresa dhe ndikoi në vendimin e Rad Lab për t'i ngarkuar laboratorit të tij hulumtimin mbi germanin.
Karl Lark-Horowitz në vitin 1947, në qendër, me një tub
Në fillim të viteve 1940, silikoni ishte konsideruar materiali më i mirë për drejtuesit radarë, megjithatë materiali që ndodhej direkt poshtë tij në tabelën periodike gjithashtu dukej i merituar një studim më të thellë. Germania kishte një avantazh praktik për shkak të pikës më të ulët të shkrirjes, rreth 940 gradë, krahasuar me 1400 gradë të silikonit (pranë temperaturës së çelikut). Për shkak të temperaturës së lartë të shkrirjes, ishte jashtëzakonisht e vështirë të bëhej një formë që të mos shkrihej në silikonin e shkrirë, duke e ndotur atë.
Prandaj, Lark-Horovitz dhe kolegët e tij kaluan gjithë luftën duke studiuar vetitë kimike, elektrike dhe fizike të germanit. Pengesa kryesore ishte "tensioni i kundërt": drejtuesit e germanit ndalonin së përtypuri rrymë me tension shumë të ulët dhe lejonin që ajo të kalonte në drejtimin e kundërt. Impulsi i rrymës së kundërt digjte komponentët e tjerë të radarit. Një nga studentët pasuniversitarë të Lark-Horovitz, Seymour Benzer, studioi këtë problem për më shumë se një vit dhe më në fund zhvilloi një shtesë bazuar në të arit që ndalonte impulset e kundërta në tensio deri në njëqind volt. Shumë shpejt pas kësaj, Western Electric, një njësi prodhimi e laboratorit Bell, filloi të jepte drejtuesit që funksiononin sipas skemës së Benzerit, për nevoja ushtarake.
Studimi i germaniumit në Purdue vazhdoi edhe pas luftës. Në qershor 1947, Benzer, duke qenë tashmë profesor, raportoi për një anomali të pazakontë: në disa eksperimente, në kristalet e germaniumit shfaqeshin vibracione me frekuencë të lartë. Ndërkohë, kolegu i tij Ralph Bray vazhdoi studimin e "përçarjes volumetrike" sipas një projekti të nisur gjatë luftës. Përcarja volumetrike përshkruante se si elektri kalon në një kristal germanium në pikën e kontaktit të drejtuesit. Bray zbuloi se impulset e tensionit të lartë reduktonin ndjeshëm rezistencën e germaniumit n-tip ndaj këtyre rrjedhave. Pa e ditur, ai u bë dëshmitar i ashtuquajturëve "në ngarkesës". Në gjysmëpërçuesit n-tip, ngarkesa negative e tepruar shërben si mb carryinguesi kryesor, por "vrimat" pozitive mund të bartin gjithashtu rrymën, dhe në këtë rast impulsat me tension të lartë krijonin vrima në strukturën e germaniumit, duke sjellë në shfaqjen e mb carryinguesve të rinj.
Brey dhe Benzer ishin tërhequr ngushtë pranë amplifikatorit german, pa e kuptuar këtë. Benzer e kapti Walter Brattain, shkencëtarin nga laboratorët Bell, në një konferencë në janar të vitit 1948, për të biseduar mbi qëndresën volumetrike. Ai i sugjeroi Brattain të vendoste një kontakt tjetër pikor afër të parit, i cili mund të jetë në gjendje të kalonte rrymën, dhe kështu, ndoshta, ata do të mund të kuptonin se çfarë po ndodhte nën sipërfaqe. Brattain pranoi heshtazi këtë propozim dhe u largua. Siç do ta shohim, ai e dinte tepër mirë se çfarë mund të zbulonte një eksperiment i tillë.
One-su-Bois
Grupi nga Purdue kishte si teknologji ashtu edhe bazat teorike për të bërë një hap drejt transistorit. Por ata mund ta gjenin atë vetëm rastësisht. Ata ishin të interesuar për pronat fizike të materialit, dhe jo për të kërkuar një pajisje të re. Situata ishte krejt tjetër në One-su-Bois (Francë), ku dy ish-hulumtues radarësh nga Gjermania, Heinrich Welker dhe Herbert Matare, drejtonin një ekip me qëllim krijimin e pajisjeve industriale poluskonte.
Vellker fillimisht studioi dhe më pas mësoi fizikë në Universitetin e Mynihut, i drejtuar nga teoritiku i njohur Arnold Sommerfeld. Që nga viti 1940, ai e braktisi rrugën e pastër teorike dhe filloi të punojë në radar për Luftwaffe. Matare (me origjinë belge) u rrit në Aachen, ku studioi fizikë. Ai iu bashkua departamentit kërkues të gjigandit të radios gjerman Telefunken në vitin 1939. Gjatë luftës, ai e zhvendosi punën e tij nga Berlini në lindje, në një abaci në Silezinë, për të shmangur sulmet ajrore të koalicionit anti-Hitler, dhe më pas në perëndim për të evituar avancimin e Ushtrisë së Kuqe, duke përfunduar në duar të ushtrisë amerikane.
Si si bashkëpunëtorët e tyre nga Koalicioni Antihitlerian, gjermanët në fillim të viteve 1940 e dinin se detektorët kristalorë ishin marrësit idealë për radarët, dhe se silikoni dhe germani ishin materialet më të premtuara për krijimin e tyre. Mataré dhe Welker gjatë luftës përpiqeshin të përmirësonin përdorimin efektiv të këtyre materialeve në drejtuesit. Pas luftës, të dy ata ishin nën hetime periodike rreth punës së tyre ushtarake, dhe përfundimisht morën një ftesë nga një spiun francez në Paris në vitin 1946.
Compagnie des Freins & Signaux («kompania tormozov i signalov»), një njësi frënge e Westinghouse, mori një kontratë nga administrata e telefonit francez për krijimin e drejtuesve të ngurtë dhe kërkonte ndihmën e shkencëtarëve gjermanë. Ky aleancë mes armikëve të fundit mund të duket e çuditshme, megjithatë, kjo marrëveshje u tregua mjaft e favorshme për të dyja palët. Francezët, që pësuan humbje në vitin 1940, nuk kishin mundësi të fitonin njohuri në fushën e gjysmëpërçuesve dhe kishin nevojë urgjente për aftësitë e gjermanëve. Gjermanët nuk ishin në gjendje të zhvillonin projekte në çdo fushë me teknologji të lartë në një vend të pushtuar dhe të shkatërruar nga lufta, prandaj morën mundësinë për të vazhduar punën.
Welker dhe Matare organizuan një zyrë në një ndërtese dy-katëshe në periferi të Parisit, Oney-sou-Bois, dhe me ndihmën e një ekipi teknikësh vendosën një prodhim të suksesshëm të drejtuesve të germaniit deri në fund të vitit 1947. Më pas, ata i kthyen vëmendjen çmimeve më serioze: Welker u rikthye në interesin e tij për superpërçuesit, ndërsa Matare për amplifikatorët.
Herbert Matare në vitin 1950
GjatĂ« luftĂ«s, Matare eksperimentoi me drejtues qĂ« kishin dy pika kontakti â "duodioda" â nĂ« pĂ«rpjekje pĂ«r tĂ« reduktuar zhurmĂ«n nĂ« rreth. Ai rifilloi eksperimentet dhe shpejt zbuloi se "mishi i katit" i dytĂ«, i vendosur nĂ« 1/100 milion tĂ« metrit nga i pari, ndonjĂ«herĂ« mund tĂ« modulonte rrymĂ«n qĂ« kalonte pĂ«rmes mishi tĂ« parĂ«. Ai krijoi njĂ« pĂ«rforcues tĂ« ngurtĂ«, megjithĂ«se mjaft tĂ« padobishĂ«m. PĂ«r tĂ« arritur njĂ« funksionim mĂ« tĂ« besueshĂ«m, ai u drejtua te Velker, i cili kishte fituar njĂ« pĂ«rvojĂ« tĂ« madhe me kristalet e germaniumit gjatĂ« luftĂ«s. Ekipi i Velkerit rriti mostra mĂ« tĂ« mĂ«dha dhe mĂ« tĂ« pastra tĂ« kristaleve tĂ« germaniumit, dhe me pĂ«rmirĂ«simin e cilĂ«sisĂ« sĂ« materialit, deri nĂ« qershor 1948, pĂ«rforcuesit me kontakt pikĂ«sor tĂ« Matares ishin bĂ«rĂ« tĂ« besueshĂ«m.
Fotografia radiografike e "transistorit" të bazuar në skemën e Matares, e cila ka dy pika kontakti me germaniumin.
NĂ« Matar, kishte njĂ« model teorik tĂ« zhvillimeve: ai mendonte se kontakti i dytĂ« bĂ«nte vrima nĂ« Gjermani, duke pĂ«rshpejtuar kalimin e rrymĂ«s pĂ«rmes kontaktit tĂ« parĂ«, duke furnizuar mbajtĂ«sit e karikĂ«s jo themelore. Velker nuk ishte dakord me tĂ« dhe mendonte se çfarĂ« po ndodhte varej nga njĂ« efekt fushor. MegjithatĂ«, para se ata tĂ« mund tĂ« zhvillonin pajisjen ose teorinĂ«, ata mĂ«suan se njĂ« grup amerikanĂ«sh kishte zhvilluar tĂ« njĂ«jtĂ«n koncept â amplifikuesin e germaniut me dy pika kontakti â gjashtĂ« muaj mĂ« parĂ«.
Murray Hill
Në fund të luftës, Mervin Kelly reformoi grupin e kërkimeve të laboratorëve Bell, i cili merrej me gjysmëpërçuesit me Bill Shockley në krye. Projekti u zgjerua, mori më shumë financim, dhe u shpërngul nga ndërtesa fillestare e laboratorëve në Manhattan në kampusin në rritje në Murray Hill (New Jersey).
Kampusi në Murray Hill, rreth 1960
Për t'u njohur sërish me çipet e avancuara (pas kërkimeve të tij mbi operacionet gjatë luftës), në pranverën e vitit 1945, Shockley vizitoi laboratorin e Russell Ohl në Holmdel. Ohl kaloi vitet e luftës duke punuar me silikon dhe nuk e humbi asnjë çast. Ai i tregoi Shockley një amplifikues të bërë vetë, të quajtur "dezisster". Ai mori një drejtues silicid të kontaktit dhe e lidh atë me energji nga një bateri. Sipas dukjes, nxehtësia e baterisë ndihmoi për të ulur rezistencën përmes pikës së kontaktit dhe e kthente drejtuesin në një amplifikues, i cili mund të transmetonte sinjalet radio në një kontur mjaft të fuqishëm për të fuqizuar një altoparlant.
Efekti ishte i papërpiktë dhe i pasigurtë, i papërshtatshëm për komercializim. Megjithatë, ishte i mjaftueshëm për të konfirmuar mendimin e Shockley mbi mundësinë e krijimit të një amplifikatori polupërçues dhe se kjo duhej të bëhej një prioritet në kërkimin në fushën e elektronikës së ngurtë. Po ashtu, kjo takim me ekipin e Ola e bindë Shockley që duhet të studiohen fillimisht siliciumi dhe germani. Ato treguan pronat elektrike tërheqëse, dhe për më tepër, kolegët e Olës, metalurgët Jack Scaff dhe Henry Terer arritën suksese të jashtëzakonshme në rritjen, pastrimin dhe shtimin e impuriteteve në këto kristale gjatë luftës, duke e kaluar çdo teknologji që ekzistonte për materialet e tjera polupërçues. Grupi i Shockley nuk kishte më për të humbur kohë me amplifikatorët para luftës nga oksidi i bakrit.
Me ndihmĂ«n e Kelly, Shockley filloi tĂ« formonte njĂ« ekip tĂ« ri. NĂ« mesin e lojtarĂ«ve kryesorĂ« ishte Walter Brattain, qĂ« iu ndihmoi Shockley-t me pĂ«rpjekjen e tij tĂ« parĂ« pĂ«r tĂ« krijuar njĂ« amplifikator gjysmĂ«pĂ«rçues (nĂ« 1940), dhe John Bardeen, njĂ« fizikant i ri dhe punonjĂ«s i ri nĂ« laboratorĂ«t Bell. Bardeen kishte ndoshta njohuritĂ« mĂ« tĂ« thelluara nĂ« fizikĂ«n e trupave tĂ« ngurtĂ« nga tĂ« gjithĂ« anĂ«tarĂ«t e ekipit â disertacioni i tij pĂ«rshkruante nivelet e energjisĂ« sĂ« elektroneve nĂ« strukturĂ«n e natriumit metalik. Ai gjithashtu ishte njĂ« tjetĂ«r protezja e John Hasbrouck Van Fleck, si Atanasov dhe Brattain.
Si në rastin e Atanasov, disertacionet e Bardeen dhe Shockley kërkonin llogaritje shumë komplekse. Ata duhej të përdornin teorinë kuantike të gjysmëpërçuesve, të përcaktuar nga Alan Wilson, për të llogaritur strukturën energjetike të materialeve me anë të një kalkulatori të dorës Monroe. Duke ndihmuar në krijimin e transistorit, ata, në thelb, kontribuan në çlirimin e ardhshëm të doktorandëve nga një punë e tillë.
Qasja e parë e Shockley-t ndaj amplifikatorit të ngurtë mbështetej në atë që më vonë u quajt ««. Ai varur një pllakë metalike mbi një polsemiconductor të llojit n (me tepricë ngarkesash negative). Aplikimi i një ngarkese pozitive në pllakë tërhoqi tepricën e elektronikëve në sipërfaqen e kristalit, duke krijuar një lumë ngarkesash negative, përmes të cilit mund të përshkonte lehtësisht energjia elektrike. Sinjali i forcuar (i përfaqësuar nga niveli i ngarkesës në pllakë) kështu mund të modifikonte skemën kryesore (që kalon në sipërfaqen e polsemiconductor-it). Funksionalitetin e kësaj skeme ia sugjeroi njohuritë e tij teorike në fizikë. Por, pavarësisht shumë eksperimentimeve dhe provave, skema nuk funksionoi kurrë.
Deri në mars 1946, Bardin kishte krijuar një teori të mirëpërpunuar që shpjegonte arsyen e këtij fenomeni: sipërfaqja e polsemiconductor-it në nivelin kuantik sillet ndryshe nga thellësitë e tij. Ngarkesat negative që tërhiqeshin në sipërfaqe kapeshin në "gjendje sipërfaqësore" dhe bllokonin depërtimin e fushës elektrike nga pllakë në material. Anëtarët e tjerë të ekipit e konsideruan këtë analizë bindëse dhe nisën një program të ri kërkues në tri drejtime:
- Të provosh ekzistencën e gjendjeve sipërfaqësore.
- TĂ« studosh pronat e tyre.
- Të imagjinosh se si të fitohet mbi to dhe të krijosh një .
Pas një viti e gjysmë kërkimesh dhe eksperimenti, më 17 nëntor 1947, Brettin bëri një përparim. Ai zbuloi se nëse vendosni një likuid të mbushur me jona, për shembull, ujë, midis një pllake dhe një gjysmëpërçuesi, fusha elektrike nga pllaka do të shtynte jonet drejt gjysmëpërçuesit, ku ato do të neutralizonin ngarkesat e kapura në gjendjet sipërfaqësore. Tani ai mund të kontrollonte sjelljen elektrike të një blloku silikoni duke ndryshuar ngarkesën në pllaka. Ky sukses i dha Bardhin idenë për një qasje të re në krijimin e një amplifikatori: të rrethojë pikën e kontaktit të drejtuesit me ujë elektrolitik dhe më pas të përdorë një tel të dytë në ujë për të kontrolluar gjendjet sipërfaqësore, dhe në këtë mënyrë të menaxhojë nivelin e përçueshmërisë së kontaktit kryesor. Kështu Bardhi dhe Brettin arritën në finish.
Ideja e Bardinit funksionoi, megjithatĂ« forca ishte e dobĂ«t dhe punonte nĂ« frekuenca shumĂ« tĂ« ulta, jashtĂ« dĂ«gjimit tĂ« njeriut â kĂ«shtu qĂ« ishte e padobishme si forcuese telefonike ose radio. Bardini sugjeroi kalimin nĂ« germanium tĂ« qĂ«ndrueshĂ«m ndaj tensionit tĂ« kundĂ«rt, tĂ« prodhuar nĂ« Purdue, duke besuar se mbi sipĂ«rfaqen e tij do tĂ« grumbullohej mĂ« pak ngarkesĂ«. Papritur ata morĂ«n njĂ« forcim tĂ« fuqishĂ«m, megjithatĂ« nĂ« drejtimin e kundĂ«rt nga ai qĂ« pritej. Ata e zbuluan efektin e bartĂ«sve jo-nĂ«nshtrues â nĂ« vend tĂ« elektroneve tĂ« pritura, rryma qĂ« kalonte pĂ«rmes germaniumit forconte vrimat qĂ« vinin nga elektroliti. Rryma nĂ« tel nĂ« elektrolit krijoi njĂ« shtresĂ« p-tipi (zonĂ« tĂ« tepĂ«rt me ngarkesa pozitive) mbi sipĂ«rfaqen e germaniumit n-tipi.
Eksperimentet e mëpasshme treguan se elektroliti në të vërtetë nuk ishte i nevojshëm: thjesht duke vendosur dy pika kontakti pranë njëra-tjetrës në sipërfaqen e germaniumit, ishte e mundur të modulohej toka në njëra prej tyre me tokën në tjetrën. Për t'i sjellë ato sa më afër, Brettain e mbështolli një copë ar në formën e një trekëndëshi plastike dhe më pas e preu me kujdes folinë në fund. Më pas, duke përdorur një spring, ai synoi trekëndëshin ndaj germaniumit, duke bërë që dy skajet e prerjes të preknin sipërfaqen e tij në një distancë prej 0.05 mm. Kjo i dha prototipit të tranzistorit të laboratorëve Bell pamjen e tij karakteristike:
Prototipi i tranzistorit të Brettain dhe Bardeen
Siña dhe pajisja Matara dhe Velkera, kjo ishte, në esencë, një "mustaqe të maceve" klasike, thjesht me dy pika kontakti në vend të një. Më 16 dhjetor, ai dha një forcim të konsiderueshëm të tensionit dhe fuqisë, dhe një frekuencë prej 1000 Hz në gamën e dëgjueshme. Pas një jave, pas disa përmirësimeve të vogla, Bardin dhe Bretein morën një forcim të tensionit 100 herë dhe të fuqisë 40 herë, dhe demonstruan për drejtorët e Bellit se pajisja e tyre mund të riprodhojë fjalën e dëgjuar. John Pierce, një tjetër anëtar i ekipit të zhvillimit të pajisjeve të forta, shpiku termin "tranzistor" frymëzuar nga emri i drejtuesit të Bellit mbi oksid bakri, varistor.
Gjatë gjashtë muajve të ardhshëm, laboratori e mbajti krijimin e ri në sekret. Drejtoria donte të sigurohej që do të kishte një avantazh në realizimin e mundësive komerciale të transistorit para se ta merrte dikush tjetër. Konferenca për shtyp u caktua për 30 qershor 1948, pikërisht në kohën e duhur për të shkatërruar të gjitha ëndrrat e Welker dhe Matare për amshimin. Ndërkohë, grupi i kërkimeve të polupërçuesve u shpërbë në heshtje. Duke dëgjuar arritjet e Bardinit dhe Brettenit, shefi i tyre, Bill Shockley, filloi të punonte për t'u atribuuar të gjithë lavdinë. Dhe megjithëse ai luante vetëm një rol vëzhgues, në prezantimin publik, Shockley mori po aq, nëse jo më shumë reklamë - siç tregohet në këtë foto të publikuar, ku ai është në mes të ngjarjeve, pranë tavolinës së laboratorit:
Fotografia reklamimi e vitit 1948 - Bardin, Shockley dhe Bretten
Megjithatë, Shockley nuk ishte i kënaqur me njëlloj lavdie. Dhe qysh para se dikush jashtë laboratoreve Bell të mësonte për transistorin, ai e mori atë si të vetën duke e rinovuar. Dhe kjo ishte vetëm e para në një sërë rinovimesh të ngjashme.
ĂfarĂ« tjetĂ«r pĂ«r tĂ« lexuar
- Robert Buderi, Shkenca që Ndryshoi Botën (1996)
- Michael Riordan, âSi Evropa E Humbiti Transistorin,â IEEE Spectrum (1 NĂ«ntor 2005)
- Michael Riordan dhe Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, âTransistori âFrĂ«ngâ,â (1994)
Burimi: habr.com
