Artikel séjén dina séri:
- Sajarah relay
- Sajarah komputer éléktronik
- Sajarah transistor
- sajarah Internét
Crucible perang nyetél panggung pikeun datangna transistor. Ti 1939 nepi ka 1945, pangaweruh teknis dina widang semikonduktor dimekarkeun enormously. Tur aya hiji alesan basajan pikeun ieu: radar. Téknologi perang anu paling penting, conto diantarana: ngadeteksi serangan udara, milarian kapal selam, ngarahkeun serangan hawa wengi ka target, nargétkeun sistem pertahanan udara sareng bedil angkatan laut. Insinyur malah geus diajar kumaha carana shoehorn radar leutik kana cangkang mariem jeung mortir ambéh maranéhanana ngabeledug nalika ngapung deukeut udagan - . Sanajan kitu, sumber téhnologi militér anyar kuat ieu dina widang leuwih damai: ulikan ngeunaan atmosfir luhur pikeun tujuan ilmiah.
radar
Dina 1901, Marconi Wireless Telegraph Company hasil ngirimkeun pesen nirkabel ka sakuliah Atlantik, ti Cornwall ka Newfoundland. Kanyataan ieu nyababkeun élmu modern kabingungan. Upami transmisi radio ngarambat dina jalur anu lempeng (sapertos kedahna), transmisi sapertos kitu kedah teu mungkin. Henteu aya garis tetempoan langsung antara Inggris sareng Kanada anu henteu meuntas Bumi, janten pesen Marconi kedah ngapung ka luar angkasa. Insinyur Amérika Arthur Kennealy sareng fisikawan Inggris Oliver Heaviside sacara sakaligus sareng mandiri ngusulkeun yén katerangan pikeun fenomena ieu kedah dikaitkeun sareng lapisan gas terionisasi anu aya di atmosfir luhur, anu tiasa ngagambarkeun gelombang radio deui ka Bumi (Marconi nyalira percaya yén gelombang radio. nuturkeun kelengkungan permukaan Bumi, tapi fisikawan henteu ngadukung éta).
Nepi ka taun 1920-an, para élmuwan geus ngembangkeun alat-alat anyar nu ngamungkinkeun pikeun mimiti ngabuktikeun ayana ionosphere lajeng nalungtik struktur na. Aranjeunna nganggo tabung vakum pikeun ngahasilkeun pulsa radio gelombang pondok, anteneu arah pikeun ngirimkeunana ka atmosfir sareng ngarékam gema, sareng pikeun nunjukkeun hasil. Beuki lila reureuh balik gema, ionosfir kudu jauh jauh. Téknologi ieu disebut atmosfir sounding, sarta nyadiakeun infrastruktur téknis dasar pikeun ngembangkeun radar (istilah "radar", ti Radio Deteksi Jeung Ranging, teu muncul nepi ka 1940s di Angkatan Laut AS).
Ieu ngan hitungan waktu saméméh jalma jeung pangaweruh katuhu, sumberdaya jeung motivasi sadar potensi aplikasi terestrial pakakas misalna (sahingga sajarah radar sabalikna ti sajarah teleskop, nu mimitina dimaksudkeun pikeun pamakéan terestrial). . Sareng kamungkinan wawasan sapertos kitu ningkat nalika radio nyebarkeun langkung seueur ka sakuliah pangeusina, sareng langkung seueur jalma ningali gangguan anu datang ti kapal caket dieu, pesawat sareng objék ageung sanés. Pangaweruh ngeunaan téknologi sora atmosfir luhur sumebar dina mangsa kadua (1932-1933), nalika élmuwan nyusun peta ionosfir ti stasion Arktik béda. Moal lami deui, tim di Inggris, AS, Jérman, Italia, USSR jeung nagara séjén dimekarkeun sistem radar pangbasajanna maranéhanana.
kalawan 1935 radar na
Teras perang kajantenan, sareng pentingna radar ka nagara-sareng sumber daya pikeun ngembangkeunana-naék sacara dramatis. Di Amérika Serikat, sumberdaya ieu dikumpulkeun sabudeureun hiji organisasi anyar diadegkeun dina 1940 di MIT, katelah (éta dingaranan sacara khusus pikeun nyasabkeun mata-mata asing sareng nyiptakeun kesan yén radioaktivitas ditaliti di laboratorium - dina waktos éta sakedik jalma anu percanten kana bom atom). Proyék Rad Lab, anu henteu janten kasohor sapertos Manhattan Project, tapi ogé ngarekrut fisikawan anu luar biasa sareng berbakat ti sakumna Amérika Serikat kana jajaran na. Lima pagawé munggaran laboratorium (kaasup и ) saterusna narima Hadiah Nobel. Nepi ka tungtun taun perang, ngeunaan 500 dokter élmu, élmuwan jeung insinyur digawé di laboratorium, sarta jumlahna aya 4000 urang digawé. Satengah juta dollar-comparable jeung sakabéh anggaran ENIAC-ieu spent dina Radiasi Laboratorium Series nyalira, catetan dua puluh tujuh volume sadaya pangaweruh diala ti laboratorium salila perang (sanajan belanja pamaréntah AS dina téhnologi radar teu diwatesan. ka anggaran Rad Lab; nalika perang pamaréntahan mésér radar bernilai tilu miliar dolar).
MIT Gedong 20, dimana Rad Lab ieu lokasina
Salah sahiji wewengkon utama panalungtikan Rad Lab nyaéta radar frékuénsi luhur. Radar mimiti ngagunakeun panjang gelombang diukur dina méter. Tapi balok frékuénsi luhur kalayan panjang gelombang diukur dina séntiméter - gelombang mikro - diwenangkeun pikeun anteneu anu langkung kompak sareng kirang sumebar dina jarak anu jauh, ngajangjikeun kauntungan anu langkung ageung dina jangkauan sareng akurasi. Radar gelombang mikro tiasa pas dina irung kapal terbang sareng ngadeteksi objék saukuran periskop kapal selam.
Anu mimiti ngabéréskeun masalah ieu nyaéta tim fisikawan Inggris ti Universitas Birmingham. Dina 1940 aranjeunna ngembangkeun "", anu damel sapertos "pisel" éléktromagnétik, ngarobih pulsa listrik acak janten sinar gelombang mikro anu kuat sareng akurat. Pamancar gelombang mikro ieu sarébu kali langkung kuat tibatan pesaing pangcaketna; éta muka jalan pikeun pamancar radar frekuensi tinggi praktis. Nanging, anjeunna peryogi pendamping, panarima anu tiasa ngadeteksi frékuénsi luhur. Sareng dina waktos ieu urang uih deui ka sajarah semikonduktor.
Magnetron cross-bagian
Kadua datang kumis ucing
Tétéla yén tabung vakum henteu cocog pikeun nampi sinyal radar gelombang mikro. Celah antara katoda panas sareng anoda tiis nyiptakeun kapasitansi, nyababkeun sirkuit nolak beroperasi dina frékuénsi luhur. Téknologi anu pangsaéna pikeun radar frékuénsi luhur nyaéta téknologi kuno ""- sapotong leutik kawat dipencet kana kristal semikonduktor. Sababaraha urang mendakan ieu sacara mandiri, tapi anu paling caket kana carita urang nyaéta anu kajantenan di New Jersey.
Dina 1938, Bell Labs ngontrak jeung Angkatan Laut pikeun ngembangkeun radar-kontrol seuneu dina rentang 40 cm-leuwih pondok, sahingga leuwih luhur frékuénsi, ti radar aya dina jaman magnetron pre-resonant. Karya panalungtikan utama indit ka division tina laboratorium di Holmdel, kiduleun Staten Island. Teu kungsi lila pikeun panalungtik pikeun manggihan naon maranéhna bakal butuh pikeun panarima frékuénsi luhur, sarta geura-giru insinyur George Southworth ieu scouring toko radio di Manhattan pikeun detéktor ucing-kumis heubeul. Sapertos anu diharapkeun, éta damel langkung saé tibatan detektor lampu, tapi éta teu stabil. Ku kituna Southworth ditéang kaluar hiji electrochemist ngaranna Russell Ohl sarta nanya ka anjeunna nyobian pikeun ngaronjatkeun uniformity tina respon detektor kristal single-titik.
Ol mangrupikeun jalma anu rada aneh, anu nganggap yén pangembangan téknologi mangrupikeun takdirna, sareng nyarioskeun wawasan périodik sareng visi masa depan. Salaku conto, anjeunna nyatakeun yén dina 1939 anjeunna terang ngeunaan panemuan panguat silikon anu bakal datang, tapi nasib éta ditakdirkeun pikeun jalma sanés pikeun nimukeunana. Saatos diajar puluhan pilihan, anjeunna netep dina silikon salaku zat pangalusna pikeun panarima Southworth. Masalahna nyaéta kamampuan pikeun ngontrol eusi bahan pikeun ngontrol sipat listrikna. Dina waktos éta, ingot silikon industri nyebar, aranjeunna dianggo dina pabrik baja, tapi dina produksi sapertos kitu, teu aya anu kaganggu ku, sebutkeun, eusi 1% fosfor dina silikon. Nyuhunkeun bantosan sababaraha ahli metalurgi, Ol angkat pikeun kéngingkeun kosong anu langkung bersih tibatan anu mungkin.
Nalika aranjeunna damel, aranjeunna mendakan yén sababaraha kristalna ngabenerkeun arus dina hiji arah, sedengkeun anu sanésna ngabenerkeun arus dina arah anu sanés. Aranjeunna disebut "n-tipe" jeung "p-tipe". Analisis salajengna némbongkeun yén tipena béda pangotor jawab jenis ieu. Silikon aya dina kolom kaopat tabel periodik, hartina mibanda opat éléktron dina cangkang luar na. Dina kosong silikon murni, unggal éléktron ieu bakal ngagabungkeun jeung tatangga. Kotoran ti kolom katilu, nyebutkeun boron, nu boga hiji kirang éléktron, dijieun "liang," spasi tambahan pikeun gerakan ayeuna dina kristal nu. Hasilna nyaéta semikonduktor tipe-p (kalawan kaleuwihan muatan positif). Unsur ti kolom kalima, kayaning fosfor, nyadiakeun éléktron bébas tambahan pikeun mawa arus, sarta semikonduktor tipe-n dicandak.
Struktur kristal silikon
Sadaya panalungtikan ieu pisan metot, tapi ku 1940 Southworth na Ohl teu ngadeukeutan ka nyieun prototipe gawé tina radar frékuénsi luhur. Dina waktu nu sarua, pamaréntah Britania nungtut hasil praktis saharita alatan ancaman looming ti Luftwaffe, nu geus dijieun siap-to-produksi gelombang mikro detéktor gawé bareng jeung pamancar magnetron.
Sanajan kitu, kasaimbangan kamajuan téhnologis enggal-enggal nuju ka sisi kulon Atlantik. Churchill mutuskeun pikeun ngungkabkeun sadaya rahasia téknis Inggris ka Amérika sateuacan anjeunna leres-leres lebet perang (saprak anjeunna nganggap yén éta bakal kajadian). Anjeunna yakin yén éta patut resiko leakage informasi, saprak lajeng sagala kamampuhan industri Amérika Serikat bakal dialungkeun kana ngarengsekeun masalah kayaning pakarang atom na radar. Misi Élmu sareng Téknologi Inggris (langkung dikenal salaku ) anjog di Washington dina bulan Séptember 1940 sarta mawa dina bagasi nya kado dina bentuk miracles téhnologis.
Kapanggihna kakuatan luar biasa tina magnetron resonant jeung efektivitas detéktor kristal Britania dina narima sinyal na revitalized panalungtikan Amérika kana semikonduktor salaku dasar radar frékuénsi luhur. Aya seueur padamelan anu kedah dilakukeun, khususna dina élmu material. Pikeun nyumponan paménta, kristal semikonduktor "kudu diproduksi dina jutaan, langkung seueur tibatan anu mungkin. Ieu diperlukeun pikeun ngaronjatkeun rectification, ngurangan sensitipitas shock sarta burn-in, sarta ngaleutikan variasi antara bets kristal béda.
Silicon Point Kontak Rectifier
Rad Lab geus dibuka departemén panalungtikan anyar pikeun diajar sipat kristal semikonduktor jeung kumaha maranéhna bisa dirobah pikeun maksimalkeun pungsi sipat panarima berharga. Bahan anu paling ngajangjikeun nyaéta silikon sareng germanium, janten Rad Lab mutuskeun pikeun maénkeun éta aman sareng ngaluncurkeun program paralel pikeun diajar duanana: silikon di Universitas Pennsylvania sareng germanium di Purdue. Raksasa industri kayaning Bell, Westinghouse, Du Pont, sarta Sylvania mimiti program panalungtikan semikonduktor sorangan sarta mimiti ngamekarkeun fasilitas manufaktur anyar pikeun detéktor kristal.
Ngaliwatan usaha babarengan, kamurnian silikon jeung kristal germanium naék tina 99% dina mimiti jadi 99,999% - nyaeta, ka hiji partikel najis per 100 atom. Dina prosésna, kader élmuwan sareng insinyur janten akrab sareng sipat abstrak germanium sareng silikon sareng nerapkeun téknologi pikeun ngontrolana: lebur, ngembang kristal, nambihan pangotor anu diperyogikeun (sapertos boron, anu ningkatkeun konduktivitas).
Lajeng perang réngsé. Paménta pikeun radar ngiles, tapi kanyaho sareng kaahlian anu dicandak nalika perang tetep, sareng impian panguat solid-state henteu hilap. Ayeuna balapan éta nyiptakeun amplifier sapertos kitu. Sareng sahenteuna tilu tim éta dina posisi anu saé pikeun meunang hadiah ieu.
Kulon Lafayette
Anu kahiji nyaéta grup ti Universitas Purdue dipingpin ku fisikawan kelahiran Austria anu ngaranna Carl Lark-Horowitz. Anjeunna nyalira nyandak jurusan fisika universitas kaluar tina obscurity ngaliwatan bakat sarta pangaruh sarta dipangaruhan kaputusan Rad Lab pikeun mercayakeun laboratorium-Na jeung panalungtikan germanium.
Carl Lark-Horowitz di 1947, puseur, nyekel pipe a
Dina awal taun 1940-an, silikon dianggap bahan pangalusna pikeun panyaarah radar, tapi bahan ngan handap eta dina tabel periodik ogé kasampak pantes ulikan salajengna. Germanium miboga kaunggulan praktis alatan titik lebur na handap, nu matak ngagampangkeun pikeun digawekeun ku: ngeunaan 940 derajat, dibandingkeun 1400 derajat pikeun silikon (ampir sarua jeung baja). Alatan titik lebur luhur, éta pisan hésé nyieun hiji kosong nu moal bocor kana silikon lebur, contaminating eta.
Ku alatan éta, Lark-Horowitz sareng batur-baturna nyéépkeun sakumna perang pikeun diajar sipat kimia, listrik sareng fisik germanium. Halangan anu paling penting nyaéta "tegangan ngabalikeun": panyaarah germanium, dina tegangan anu handap pisan, lirén ngabenerkeun arus sareng ngantepkeun ngalir dina arah anu sabalikna. Pulsa arus sabalikna ngaduruk komponén sésa radar. Salah sahiji mahasiswa pascasarjana Lark-Horowitz, Seymour Benzer, nalungtik masalah ieu leuwih ti sataun, sarta tungtungna ngembangkeun hiji aditif dumasar-tin nu eureun pulsa sabalikna dina tegangan nepi ka ratusan volt. Teu lila ti harita, Western Electric, divisi manufaktur Bell Labs, mimiti ngaluarkeun panyaarah Benzer pikeun pamakéan militér.
Ulikan ngeunaan germanium di Purdue dituluykeun sanggeus perang. Dina Juni 1947, Benzer, geus profesor, ngalaporkeun hiji anomali mahiwal: dina sababaraha percobaan, osilasi frékuénsi luhur mucunghul dina kristal germanium. Sareng batur sapagaweanna Ralph Bray terus diajar "résistansi volumetrik" dina proyék anu dimimitian nalika perang. Rintangan volume ngajelaskeun kumaha aliran listrik dina kristal germanium dina titik kontak panyaarah. Bray manggihan yén pulsa tegangan tinggi nyata ngurangan daya tahan germanium tipe-n kana arus ieu. Tanpa kanyahoan, manéhna nyaksian nu disebut. "minoritas" pamawa muatan. Dina semikonduktor tipe-n, kaleuwihan muatan négatif boga fungsi minangka pamawa muatan mayoritas, tapi "liang" positip ogé bisa mawa arus, sarta dina hal ieu, pulsa tegangan tinggi nyiptakeun liang dina struktur germanium, ngabalukarkeun operator muatan minoritas muncul. .
Bray sareng Benzer caket pisan kana amplifier germanium tanpa disadari. Benzer nyekel Walter Brattain, élmuwan Bell Labs, dina konperénsi dina Januari 1948 pikeun ngabahas seret volumetrik sareng anjeunna. Anjeunna ngusulkeun yén Brattain nempatkeun kontak titik anu sanés di gigireun anu munggaran anu tiasa ngalaksanakeun arus, teras aranjeunna tiasa ngartos naon anu lumangsung di handapeun permukaan. Brattain quietly sapuk kana proposal ieu sarta ninggalkeun. Sakumaha anu bakal urang tingali, anjeunna terang pisan naon anu tiasa diungkabkeun ku percobaan sapertos kitu.
Oney-sous-Bois
Grup Purdue ngagaduhan téknologi sareng dasar téoritis pikeun ngaluncat ka arah transistor. Tapi maranéhna ngan bisa stumbled kana eta ku kacilakaan. Aranjeunna kabetot dina sipat fisik bahan, sarta henteu dina pilarian pikeun tipe anyar alat. Hiji kaayaan pisan béda prevailed di Aunes-sous-Bois (Perancis), dimana dua urut peneliti radar ti Jerman, Heinrich Welker jeung Herbert Mathare, mingpin tim anu tujuanana nya éta nyieun alat semikonduktor industri.
Welker mimiti diajar lajeng ngajar fisika di Universitas Munich, dijalankeun ku theorist kawentar Arnold Sommerfeld. Kusabab 1940, anjeunna ninggalkeun jalur téoritis murni tur mimitian digawé dina radar pikeun Luftwaffe. Mathare (asal Belgia) digedékeun di Aachen, dimana anjeunna diajar fisika. Anjeunna ngagabung di jurusan riset raksasa radio Jerman Telefunken di 1939. Salila perang, anjeunna mindahkeun karyana ti Berlin wétan ka biara di Silesia pikeun nyingkahan serangan hawa Sekutu, lajeng deui ka kulon pikeun nyingkahan advancing Tentara Beureum, antukna ragrag kana leungeun tentara Amérika.
Kawas saingan maranéhanana dina Koalisi Anti-Hitler, nu Germans terang dina awal 1940s yén detéktor kristal éta panarima idéal pikeun radar, sarta silikon jeung germanium éta bahan paling ngajangjikeun pikeun kreasi maranéhanana. Mathare na Welker diusahakeun salila perang pikeun ngaronjatkeun pamakéan efisien bahan ieu dina rectifiers. Sanggeus perang, duanana ngalaman interogasi periodik ngeunaan karya militér maranéhanana, sarta ahirna narima uleman ti perwira intelijen Perancis ka Paris dina 1946.
Compagnie des Freins & Signaux ("perusahaan rem sareng sinyal"), divisi Perancis Westinghouse, nampi kontrak ti otoritas telepon Perancis pikeun nyiptakeun panyaarah solid-state sareng milarian élmuwan Jerman pikeun ngabantosan aranjeunna. Satru sapertos musuh panganyarna sigana aneh, tapi susunan ieu tétéla rada nguntungkeun pikeun dua sisi. Perancis, éléh dina 1940, teu boga kamampuhan pikeun meunangkeun pangaweruh dina widang semikonduktor, sarta maranéhanana desperately diperlukeun kaahlian Jerman. Jérman henteu tiasa ngalaksanakeun pangwangunan dina widang téknologi tinggi di nagara anu dijajah sareng perang, ku kituna aranjeunna ngaluncat kasempetan pikeun neraskeun damel.
Welker sareng Mathare nyetél markas di bumi dua tingkat di pinggiran Paris Aunes-sous-Bois, sareng kalayan bantosan tim teknisi, aranjeunna suksés ngaluncurkeun panyaarah germanium dina ahir 1947. Teras aranjeunna janten langkung serius. hadiah: Welker balik ka minat na di superkonduktor, sarta Mathare mun amplifier.
Herbert Mathare dina 1950
Salila perang, Mathare ékspérimén sareng panyaarah kontak dua titik - "duodeodes" - dina usaha ngirangan bising sirkuit. Anjeunna neruskeun percobaan sarta geura-giru manggihan yén kumis ucing kadua, ayana 1/100 juta méter ti mimiti, sakapeung bisa modulate arus ngalir ngaliwatan kumis kahiji. Anjeunna nyiptakeun panguat kaayaan padet, sanaos anu henteu aya gunana. Pikeun ngahontal prestasi anu langkung dipercaya, anjeunna tos ka Welker, anu ngagaduhan pangalaman éksténsif damel sareng kristal germanium nalika perang. Tim Welker janten langkung ageung, conto kristal germanium langkung murni, sareng nalika kualitas bahan ningkat, amplifier kontak titik Mathare janten dipercaya ku Juni 1948.
Gambar sinar-X tina "transistron" dumasar kana sirkuit Mathare, anu gaduh dua titik kontak sareng germanium.
Mathare malah ngagaduhan modél téoritis ngeunaan naon anu kajantenan: anjeunna percaya yén kontak kadua ngadamel liang dina germanium, ngagancangkeun aliran arus ngaliwatan kontak anu munggaran, nyayogikeun operator muatan minoritas. Welker teu satuju sareng anjeunna, sarta yakin yén naon anu lumangsung gumantung kana sababaraha jenis pangaruh widang. Nanging, sateuacan aranjeunna tiasa ngadamel alat atanapi téori, aranjeunna diajar yén sakelompok urang Amerika parantos ngembangkeun konsép anu sami - amplifier germanium sareng dua kontak titik - genep bulan sateuacana.
Murray Hill
Dina ahir perang, Mervyn Kelly ngaréformasi grup panalungtikan semikonduktor Bell Labs dipingpin ku Bill Shockley. Proyék éta tumuwuh, nampi langkung dana, sareng ngalih tina gedong laboratorium aslina di Manhattan ka kampus anu ngembang di Murray Hill, New Jersey.
Kampus Murray Hill, ca. 1960
Pikeun ngenalkeun deui dirina sareng semikonduktor canggih (sanggeus waktosna dina panalungtikan operasi nalika perang), Shockley nganjang ka laboratorium Holmdel Russell Ohl dina musim semi 1945. Ohl nyéépkeun taun-taun perang damel dina silikon sareng henteu ngabuang waktos. Anjeunna nunjukkeun Shockley hiji amplifier kasar tina konstruksi sorangan, anu anjeunna disebut "desister". Anjeunna nyandak panyaarah kontak titik silikon sareng ngirim arus tina batré ngalangkunganana. Tétéla, panas tina batré ngurangan résistansi sakuliah titik kontak, sarta ngarobah panyaarah kana hiji amplifier sanggup ngirimkeun sinyal radio asup ka sirkuit cukup kuat pikeun kakuatan speaker.
Pangaruhna kasar sareng teu tiasa dipercaya, teu cocog pikeun komersialisasi. Sanajan kitu, éta cukup pikeun ngonfirmasi pamadegan Shockley yén ieu mungkin nyieun amplifier semikonduktor, sarta yén ieu kudu jadi prioritas pikeun panalungtikan dina widang éléktronika solid-state. Éta ogé rapat sareng tim Ola anu ngayakinkeun Shockley yén silikon sareng germanium kedah ditaliti heula. Aranjeunna exhibited sipat listrik pikaresepeun, sarta sasama metallurgists Ohl Jack Skaff sarta Henry Theurer geus kahontal kasuksésan endah dina tumuwuh, ngamurnikeun, sarta doping kristal ieu salila perang, surpassing sagala téhnologi sadia pikeun bahan semikonduktor lianna. Grup Shockley henteu bakal nyéépkeun waktos dina amplifier oksida tambaga pra-perang.
Kalayan bantosan Kelly, Shockley mimiti ngarakit tim énggal. Pamaén konci kalebet Walter Brattain, anu ngabantosan Shockley kalayan usaha kahijina dina amplifier solid-state (dina 1940), sareng John Bardeen, saurang fisikawan ngora sareng karyawan Bell Labs énggal. Bardeen meureun boga pangaweruh paling éksténsif ngeunaan fisika kaayaan padet ti anggota tim mana wae - disertasi na ngajelaskeun tingkat énergi éléktron dina struktur natrium logam. Anjeunna ogé protégé sanés John Hasbrouck Van Vleck, sapertos Atanasov sareng Brattain.
Sareng sapertos Atanasov, disertasi Bardeen sareng Shockley peryogi itungan anu rumit. Aranjeunna kedah nganggo téori mékanis kuantum semikonduktor, anu ditetepkeun ku Alan Wilson, pikeun ngitung struktur énergi bahan nganggo kalkulator desktop Monroe. Ku ngabantuan nyiptakeun transistor, aranjeunna, kanyataanna, nyumbang kana nyalametkeun mahasiswa pascasarjana masa depan tina padamelan sapertos kitu.
Pendekatan munggaran Shockley kana panguat solid-state ngandelkeun naon anu engkéna disebut "". Anjeunna ditunda pelat logam ngaliwatan semikonduktor tipe-n (kalawan kaleuwihan muatan négatip). Nerapkeun muatan positif kana piring ditarik kaleuwihan éléktron onto beungeut kristal, nyieun walungan muatan négatip ngaliwatan arus listrik bisa gampang ngalir. Sinyal anu diamplifikasi (digambarkeun ku tingkat muatan dina wafer) ku cara kieu tiasa ngamodulasi sirkuit utama (ngaliwatan permukaan semikonduktor). Efisiensi skéma ieu diusulkeun ku pangaweruh téoritis fisika. Tapi, sanajan loba percobaan sarta percobaan, skéma nu pernah digawé.
Ku Maret 1946, Bardeen geus nyieun téori well-dimekarkeun nu ngajelaskeun alesan pikeun ieu: beungeut semikonduktor dina tingkat kuantum behaves béda ti jero na. Muatan négatip ditarik ka permukaan jadi trapped dina "kaayaan permukaan" sarta meungpeuk médan listrik tina penetrating piring kana bahan. Sésana tim mendakan analisa ieu pikaresepeun, sareng ngaluncurkeun program panilitian anyar sapanjang tilu jalur:
- Buktikeun ayana kaayaan permukaan.
- Diajar sipat maranéhanana.
- Panggihan kumaha carana ngelehkeun aranjeunna sarta nyieun jalan .
Sanggeus sataun satengah panalungtikan sarta ékspérimén, dina 17 Nopémber 1947, Brattain nyieun terobosan. Anjeunna mendakan yén upami anjeunna nempatkeun cairan anu dieusi ion, sapertos cai, antara wafer sareng semikonduktor, médan listrik tina wafer bakal nyorong ion ka arah semikonduktor, dimana aranjeunna bakal nétralisasi biaya anu kajebak dina kaayaan permukaan. Ayeuna anjeunna tiasa ngadalikeun paripolah listrik sapotong silikon ku cara ngarobah muatan dina wafer. Kasuksésan ieu masihan Bardeen ideu pikeun pendekatan énggal pikeun nyiptakeun amplifier: ngurilingan titik kontak panyaarah ku cai éléktrolit, teras nganggo kawat kadua dina cai pikeun ngontrol kaayaan permukaan, sahingga ngontrol tingkat konduktivitas utama. kontak. Jadi Bardeen jeung Brattain ngahontal garis finish.
Gagasan Bardeen tiasa dianggo, tapi amplifikasina lemah sareng dioperasikeun dina frekuensi anu rendah pisan teu tiasa diaksés ku ceuli manusa - janten henteu aya gunana salaku panguat telepon atanapi radio. Bardeen ngusulkeun ngalih ka germanium tahan tegangan sabalikna anu diproduksi di Purdue, percaya yén pangsaeutikna biaya bakal ngumpulkeun dina permukaanna. Ujug-ujug aranjeunna nampi kanaékan anu kuat, tapi dina arah anu sabalikna tina anu dipiharep. Aranjeunna manggihan éfék carrier minoritas - tinimbang éléktron ekspektasi, arus ngalir ngaliwatan germanium ieu amplified ku liang datang ti éléktrolit nu. Arus dina kawat dina éléktrolit nyiptakeun lapisan tipe-p (wewengkon muatan positif kaleuwihan) dina beungeut germanium tipe-n.
Percobaan saterusna némbongkeun yén euweuh éléktrolit diperlukeun pisan: cukup ku nempatkeun dua titik kontak nutup dina beungeut germanium, éta mungkin mun modulate arus ti salah sahijina ka ayeuna dina lianna. Pikeun ngadeukeutkeunana, Brattain ngabungkus salembar foil emas dina salembar plastik segitiga teras dipotong taliti dina tungtung. Teras, nganggo cinyusu, anjeunna mencét segitiga ngalawan germanium, akibatna dua sisi potonganna nyabak permukaanna dina jarak 0,05 mm. Ieu masihan prototipe transistor Bell Labs penampilan has na:
Prototipe transistor Brattain sareng Bardeen
Sapertos alat Mathare sareng Welker, éta, prinsipna, klasik "kumis ucing", ngan ukur dua titik kontak tibatan hiji. Dina tanggal 16 Désémber, éta ngahasilkeun paningkatan anu signifikan dina kakuatan sareng tegangan, sareng frékuénsi 1000 Hz dina rentang anu karungu. Saminggu ti harita, saatos perbaikan leutik, Bardeen sareng Brattain parantos ningkat tegangan 100 kali sareng kakuatan 40 kali, sareng nunjukkeun ka direksi Bell yén alatna tiasa ngahasilkeun pidato anu karungu. John Pierce, anggota sejen tina tim ngembangkeun solid-state, diciptakeun istilah "transistor" sanggeus ngaran panyaarah oksida tambaga Bell urang, varistor.
Salila genep bulan ka hareup, laboratorium tetep rusiah kreasi anyar. Manajemén hoyong mastikeun yén aranjeunna mimiti ngamimitian komersialisasi transistor sateuacan saha waé anu ngagaduhan pananganana. Konperénsi pers dijadwalkeun pikeun 30 Juni 1948, pas dina waktosna pikeun ngancurkeun impian Welker sareng Mathare ngeunaan kalanggengan. Samentara éta, grup panalungtikan semikonduktor quietly rubuh. Saatos ngadangu ngeunaan prestasi Bardeen sareng Brattain, bosna, Bill Shockley, mimiti damel pikeun nyandak sadayana kiridit pikeun dirina. Sareng sanaos anjeunna ngan ukur maénkeun peran observasi, Shockley nampi publisitas anu sami, upami henteu langkung, dina presentasi umum - sapertos katingal dina poto anu dileupaskeun ieu anjeunna dina kandel tindakan, pas di gigireun bangku lab:
Poto publisitas 1948 - Bardeen, Shockley sareng Brattain
Sanajan kitu, Kinérja sarua éta teu cukup pikeun Shockley. Sareng sateuacan saha waé di luar Bell Labs terang ngeunaan transistor, anjeunna sibuk nyiptakeun deui pikeun dirina. Sarta ieu ngan kahiji tina loba reinventions misalna.
Naon deui macana
- Robert Buderi, The Invention That Changed the World (1996)
- Michael Riordan, "Kumaha Éropa lasut Transistor," IEEE Spéktrum (Nov. 1, 2005)
- Michael Riordan sareng Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "Transistor 'Perancis'," (1994)
sumber: www.habr.com