Nakala zingine katika safu:
- Historia ya relay
- Historia ya kompyuta za elektroniki
- Historia ya transistor
- Historia ya mtandao
Msukosuko wa vita uliweka hatua ya ujio wa transistor. Kuanzia 1939 hadi 1945, ujuzi wa kiufundi katika uwanja wa semiconductors uliongezeka sana. Na kulikuwa na sababu moja rahisi ya hii: rada. Teknolojia muhimu zaidi ya vita, mifano ambayo ni pamoja na: kugundua mashambulizi ya anga, kutafuta manowari, kuelekeza mashambulizi ya anga ya usiku kwa shabaha, kulenga mifumo ya ulinzi wa anga na bunduki za majini. Wahandisi wamejifunza hata jinsi ya kuweka pembe ndogo za rada kwenye makombora ya mizinga ili zilipuke zinaporuka karibu na lengo - . Walakini, chanzo cha teknolojia hii mpya ya kijeshi yenye nguvu kilikuwa katika uwanja wa amani zaidi: uchunguzi wa anga ya juu kwa madhumuni ya kisayansi.
Rada
Mnamo 1901, Kampuni ya Marconi Wireless Telegraph ilifanikiwa kusambaza ujumbe usiotumia waya katika Atlantiki, kutoka Cornwall hadi Newfoundland. Ukweli huu umesababisha sayansi ya kisasa katika kuchanganyikiwa. Ikiwa upitishaji wa redio unasafiri kwa njia iliyonyooka (kama inavyopaswa), upitishaji huo unapaswa kuwa hauwezekani. Hakuna mstari wa moja kwa moja wa kuona kati ya Uingereza na Kanada ambao hauvuki Dunia, kwa hivyo ujumbe wa Marconi ulilazimika kuruka angani. Mhandisi wa Amerika Arthur Kennealy na mwanafizikia wa Uingereza Oliver Heaviside wakati huo huo na kwa kujitegemea walipendekeza kwamba maelezo ya jambo hili lazima yahusishwe na safu ya gesi ya ionized iliyoko kwenye anga ya juu, yenye uwezo wa kutafakari mawimbi ya redio nyuma ya Dunia (Marconi mwenyewe aliamini kuwa mawimbi ya redio). kufuata curvature ya uso wa Dunia, hata hivyo, wanafizikia hawakuunga mkono).
Kufikia miaka ya 1920, wanasayansi walikuwa wametengeneza vifaa vipya ambavyo vilifanya iwezekane kudhibitisha kwanza uwepo wa ionosphere na kisha kusoma muundo wake. Walitumia mirija ya utupu kutengeneza mipigo ya redio ya mawimbi mafupi, antena za mwelekeo kuzipeleka angani na kurekodi mwangwi, na ili kuonyesha matokeo. Kadiri ucheleweshaji wa kurudi mwangwi kwa muda mrefu, ndivyo ionosphere lazima iwe mbali zaidi. Teknolojia hii iliitwa sauti ya anga, na ilitoa miundombinu ya msingi ya kiufundi kwa ajili ya maendeleo ya rada (neno "rada", kutoka kwa RAdio Detection And Ranging, haikuonekana hadi miaka ya 1940 katika Navy ya Marekani).
Ilikuwa ni suala la muda tu kabla ya watu wenye ujuzi sahihi, rasilimali na motisha kutambua uwezekano wa matumizi ya nchi kavu ya vifaa hivyo (hivyo historia ya rada ni kinyume cha historia ya darubini, ambayo ilikusudiwa kwanza kwa matumizi ya nchi kavu) . Na uwezekano wa utambuzi kama huo uliongezeka kadiri redio inavyoenea zaidi na zaidi katika sayari, na watu zaidi waliona kuingiliwa kutoka kwa meli za karibu, ndege na vitu vingine vikubwa. Ujuzi wa teknolojia za sauti za anga za juu zilienea wakati wa pili (1932-1933), wakati wanasayansi walikusanya ramani ya ionosphere kutoka vituo tofauti vya Arctic. Muda mfupi baadaye, timu za Uingereza, USA, Ujerumani, Italia, USSR na nchi zingine zilitengeneza mifumo yao rahisi ya rada.
na rada yake ya 1935
Kisha vita vikatokea, na umuhimu wa rada kwa nchi—na rasilimali za kuziendeleza—uliongezeka sana. Huko Merika, rasilimali hizi zilikusanyika karibu na shirika jipya lililoanzishwa mnamo 1940 huko MIT, linalojulikana kama (ilipewa jina mahsusi ili kupotosha wapelelezi wa kigeni na kuunda hisia kwamba utumiaji wa mionzi ulikuwa ukichunguzwa katika maabara - wakati huo watu wachache waliamini mabomu ya atomiki). Mradi wa Rad Lab, ambao haukuwa maarufu kama Mradi wa Manhattan, hata hivyo uliajiri wanafizikia mashuhuri na wenye vipaji sawa kutoka kote Marekani katika safu zake. Wafanyikazi watano wa kwanza wa maabara (pamoja na и ) baadaye alipokea Tuzo za Nobel. Mwisho wa vita, karibu madaktari 500 wa sayansi, wanasayansi na wahandisi walifanya kazi katika maabara, na jumla ya watu 4000 walifanya kazi. Nusu ya dola milioni—ikilinganishwa na bajeti yote ya ENIAC—ilitumika kwenye Msururu wa Maabara ya Mionzi pekee, rekodi ya juzuu ishirini na saba ya maarifa yote yaliyopatikana kutoka kwa maabara wakati wa vita (ingawa matumizi ya serikali ya Marekani kwenye teknolojia ya rada hayakuwa na kikomo. kwa bajeti ya Rad Lab; wakati wa vita serikali ilinunua rada zenye thamani ya dola bilioni tatu).
Jengo la MIT 20, ambapo Rad Lab ilikuwa
Mojawapo ya maeneo makuu ya utafiti wa Rad Lab ilikuwa rada ya masafa ya juu. Rada za awali zilitumia urefu wa mawimbi uliopimwa kwa mita. Lakini mihimili ya masafa ya juu yenye urefu wa mawimbi iliyopimwa kwa sentimita—microwaves—iliyoruhusiwa kwa antena zilizoshikana zaidi na haikutawanyika kwa umbali mrefu, ikiahidi faida kubwa zaidi katika masafa na usahihi. Rada za microwave zinaweza kutoshea kwenye pua ya ndege na kugundua vitu vyenye ukubwa wa periscope ya manowari.
Wa kwanza kutatua tatizo hili alikuwa timu ya wanafizikia wa Uingereza kutoka Chuo Kikuu cha Birmingham. Mnamo 1940 walitengeneza "", ambayo ilifanya kazi kama "filimbi" ya sumakuumeme, ikigeuza mapigo ya nasibu ya umeme kuwa boriti yenye nguvu na iliyopangwa kwa usahihi ya microwave. Transmitter hii ya microwave ilikuwa na nguvu mara elfu zaidi kuliko mshindani wake wa karibu; ilifungua njia kwa visambazaji rada za masafa ya juu. Walakini, alihitaji mwenzi, kipokezi chenye uwezo wa kugundua masafa ya juu. Na katika hatua hii tunarudi kwenye historia ya semiconductors.
Sehemu ya msalaba ya Magnetron
Kuja kwa pili kwa whisker ya paka
Ilibadilika kuwa zilizopo za utupu hazikufaa kabisa kupokea ishara za rada ya microwave. Pengo kati ya cathode ya moto na anode baridi hujenga capacitance, na kusababisha mzunguko kukataa kufanya kazi kwa masafa ya juu. Teknolojia bora zaidi inayopatikana kwa rada ya masafa ya juu ilikuwa ya mtindo wa zamani ""- kipande kidogo cha waya kilichoshinikizwa dhidi ya fuwele ya semiconductor. Watu kadhaa wamegundua hili kwa kujitegemea, lakini jambo la karibu zaidi kwa hadithi yetu ni kile kilichotokea huko New Jersey.
Mnamo mwaka wa 1938, Bell Labs ilifanya mkataba na Jeshi la Wanamaji ili kuendeleza rada ya kudhibiti moto katika safu ya 40 cm-fupi zaidi, na kwa hiyo juu ya mzunguko, kuliko rada zilizopo katika enzi ya magnetron kabla ya resonant. Kazi kuu ya utafiti ilienda kwa mgawanyiko wa maabara huko Holmdel, kusini mwa Staten Island. Haikuchukua muda mrefu kwa watafiti kubaini ni nini wangehitaji kwa kipokezi cha masafa ya juu, na punde si punde mhandisi George Southworth alikuwa akitafuta maduka ya redio huko Manhattan kutafuta vigunduzi vya zamani vya whisker ya paka. Kama inavyotarajiwa, ilifanya kazi vizuri zaidi kuliko kigunduzi cha taa, lakini haikuwa thabiti. Kwa hivyo Southworth alimtafuta mwanakemia wa kielektroniki aitwaye Russell Ohl na kumwomba ajaribu kuboresha usawa wa mwitikio wa kigunduzi cha fuwele chenye nukta moja.
Ol alikuwa mtu wa kipekee, ambaye alizingatia maendeleo ya teknolojia kuwa hatima yake, na alizungumza juu ya maarifa ya mara kwa mara na maono ya siku zijazo. Kwa mfano, alisema kwamba huko nyuma katika 1939 alijua juu ya uvumbuzi wa baadaye wa amplifier ya silicon, lakini hatima hiyo ilikusudiwa kwa mtu mwingine kuivumbua. Baada ya kusoma chaguzi kadhaa, alitulia kwenye silicon kama dutu bora kwa wapokeaji wa Southworth. Tatizo lilikuwa uwezo wa kudhibiti yaliyomo ya nyenzo ili kudhibiti mali zake za umeme. Wakati huo, ingo za silicon za viwandani zilikuwa zimeenea; zilitumika katika viwanda vya chuma, lakini katika uzalishaji huo hakuna mtu aliyesumbuliwa na, sema, maudhui ya 1% ya fosforasi katika silicon. Akitafuta usaidizi wa wataalamu kadhaa wa madini, Ol aliazimia kupata nafasi zilizo wazi zaidi kuliko ilivyowezekana hapo awali.
Walipokuwa wakifanya kazi, waligundua kwamba baadhi ya fuwele zao zilirekebisha mkondo katika mwelekeo mmoja, wakati wengine walirekebisha sasa katika nyingine. Waliziita "n-aina" na "p-aina". Uchambuzi zaidi ulionyesha kuwa aina tofauti za uchafu zilihusika na aina hizi. Silicon iko kwenye safu ya nne ya jedwali la upimaji, ikimaanisha kuwa ina elektroni nne kwenye ganda lake la nje. Katika tupu ya silicon safi, kila moja ya elektroni hizi zinaweza kuunganishwa na jirani. Uchafu kutoka safu ya tatu, sema boroni, ambayo ina elektroni moja chini, iliunda "shimo," nafasi ya ziada ya harakati ya sasa katika kioo. Matokeo yake yalikuwa semiconductor ya aina ya p (pamoja na ziada ya malipo mazuri). Vipengele kutoka safu ya tano, kama vile fosforasi, vilitoa elektroni za ziada za bure kubeba mkondo, na semiconductor ya aina ya n ilipatikana.
Muundo wa kioo wa silicon
Utafiti huu wote ulikuwa wa kuvutia sana, lakini kufikia 1940 Southworth na Ohl hawakuwa karibu na kuunda mfano wa kufanya kazi wa rada ya masafa ya juu. Wakati huo huo, serikali ya Uingereza ilidai matokeo ya haraka ya vitendo kutokana na tishio lililokuwa likijitokeza kutoka kwa Luftwaffe, ambayo tayari ilikuwa imeunda vigunduzi vya microwave vilivyo tayari-kwa-uzalishaji vinavyofanya kazi sanjari na vipeperushi vya magnetron.
Walakini, usawa wa maendeleo ya kiteknolojia hivi karibuni utaelekea upande wa magharibi wa Atlantiki. Churchill aliamua kufichua siri zote za kiufundi za Uingereza kwa Waamerika kabla ya kuingia vitani (kwa vile alidhani hii ingetokea hata hivyo). Aliamini kuwa inafaa hatari ya uvujaji wa habari, kwani wakati huo uwezo wote wa kiviwanda wa Merika utatupwa katika kutatua shida kama vile silaha za atomiki na rada. Misheni ya Sayansi na Teknolojia ya Uingereza (inayojulikana zaidi kama ) alifika Washington mnamo Septemba 1940 na kumletea mizigo yake zawadi kwa namna ya miujiza ya kiteknolojia.
Ugunduzi wa nguvu ya ajabu ya magnetron ya resonant na ufanisi wa vigunduzi vya kioo vya Uingereza katika kupokea ishara yake ulihuisha utafiti wa Marekani katika semiconductors kama msingi wa rada ya juu-frequency. Kulikuwa na kazi nyingi ya kufanywa, haswa katika sayansi ya nyenzo. Ili kukidhi mahitaji, fuwele za semiconductor “zililazimika kuzalishwa kwa mamilioni, zaidi ya ilivyowezekana hapo awali. Ilihitajika kuboresha urekebishaji, kupunguza hisia za mshtuko na kuungua ndani, na kupunguza tofauti kati ya batches tofauti za fuwele."
Kirekebisha Mawasiliano cha Silicon Point
Rad Lab imefungua idara mpya za utafiti ili kusoma sifa za fuwele za semiconductor na jinsi zinavyoweza kurekebishwa ili kuongeza sifa muhimu za vipokezi. Nyenzo za kuahidi zaidi zilikuwa silicon na germanium, kwa hivyo Rad Lab iliamua kuifanya iwe salama na ikazindua programu sambamba za kusoma zote mbili: silicon katika Chuo Kikuu cha Pennsylvania na germanium huko Purdue. Wakubwa wa tasnia kama vile Bell, Westinghouse, Du Pont, na Sylvania walianza programu zao za utafiti wa semiconductor na kuanza kutengeneza vifaa vipya vya utengenezaji wa vigunduzi vya fuwele.
Kupitia juhudi za pamoja, usafi wa silicon na fuwele za germanium uliinuliwa kutoka 99% mwanzoni hadi 99,999% - ambayo ni, kwa chembe moja ya uchafu kwa atomi 100. Katika mchakato huo, kada ya wanasayansi na wahandisi walifahamiana kwa karibu na mali ya kufikirika ya germanium na silicon na kutumia teknolojia za kuzidhibiti: kuyeyuka, kukua fuwele, na kuongeza uchafu unaohitajika (kama vile boroni, ambayo iliongeza conductivity).
Na kisha vita viliisha. Mahitaji ya rada yalipotea, lakini ujuzi na ujuzi uliopatikana wakati wa vita ulibakia, na ndoto ya amplifier imara-hali haikusahau. Sasa mbio ilikuwa kuunda amplifier kama hiyo. Na angalau timu tatu zilikuwa katika nafasi nzuri ya kushinda tuzo hii.
Lafayette Magharibi
Wa kwanza walikuwa kikundi kutoka Chuo Kikuu cha Purdue kilichoongozwa na mwanafizikia mzaliwa wa Austria aitwaye Carl Lark-Horowitz. Yeye peke yake alileta idara ya fizikia ya chuo kikuu kusikojulikana kupitia talanta na ushawishi wake na kuathiri uamuzi wa Rad Lab kukabidhi maabara yake utafiti wa germanium.
Carl Lark-Horowitz mnamo 1947, katikati, akiwa ameshikilia bomba
Kufikia miaka ya mapema ya 1940, silicon ilionekana kuwa nyenzo bora zaidi kwa virekebishaji vya rada, lakini nyenzo zilizo chini yake kwenye jedwali la mara kwa mara pia zilionekana kustahili kusoma zaidi. Germanium ilikuwa na faida ya vitendo kutokana na kiwango chake cha chini cha kuyeyuka, ambayo ilifanya iwe rahisi kufanya kazi nayo: kuhusu digrii 940, ikilinganishwa na digrii 1400 kwa silicon (karibu sawa na chuma). Kwa sababu ya kiwango cha juu cha kuyeyuka, ilikuwa ngumu sana kutengeneza tupu ambayo haiwezi kuvuja kwenye silicon iliyoyeyuka, na kuichafua.
Kwa hiyo, Lark-Horowitz na wenzake walitumia vita nzima kusoma kemikali, umeme na mali ya kimwili ya germanium. Kikwazo muhimu zaidi kilikuwa "reverse voltage": rectifiers ya germanium, kwa voltage ya chini sana, iliacha kurekebisha sasa na kuruhusu inapita kinyume chake. Mpigo wa sasa wa nyuma ulichoma sehemu zilizobaki za rada. Mmoja wa wanafunzi waliohitimu wa Lark-Horowitz, Seymour Benzer, alisoma tatizo hili kwa zaidi ya mwaka mmoja, na hatimaye akatengeneza kiongezeo chenye msingi wa bati ambacho kilisimamisha mipigo ya nyuma kwa volti za hadi mamia ya volti. Muda mfupi baadaye, Western Electric, kitengo cha utengenezaji wa Bell Labs, kilianza kutoa virekebishaji vya Benzer kwa matumizi ya kijeshi.
Utafiti wa germanium huko Purdue uliendelea baada ya vita. Mnamo Juni 1947, Benzer, tayari profesa, aliripoti shida isiyo ya kawaida: katika majaribio mengine, oscillations ya juu-frequency ilionekana kwenye fuwele za germanium. Na mwenzake Ralph Bray aliendelea kusoma "upinzani wa volumetric" kwenye mradi ulioanza wakati wa vita. Upinzani wa sauti ulielezea jinsi umeme unavyotiririka katika fuwele ya germanium kwenye sehemu ya mguso ya kirekebishaji. Bray aligundua kuwa mipigo ya volteji ya juu ilipunguza kwa kiasi kikubwa upinzani wa aina ya n-germanium kwa mikondo hii. Bila kujua, alishuhudia kile kinachoitwa. "wachache" wabebaji wa malipo. Katika semiconductors za aina ya n, chaji hasi ya ziada hutumika kama kibeba chaji wengi, lakini "mashimo" mazuri yanaweza pia kubeba ya sasa, na katika kesi hii, mipigo ya juu-voltage iliunda mashimo kwenye muundo wa germanium, na kusababisha wabebaji wa malipo ya wachache kuonekana. .
Bray na Benzer walikuja karibu sana na amplifier ya germanium bila kujua. Benzer alimshika Walter Brattain, mwanasayansi wa Bell Labs, kwenye mkutano mnamo Januari 1948 kujadili uvutaji wa sauti pamoja naye. Alipendekeza kwamba Brattain aweke mguso mwingine wa uhakika karibu na ule wa kwanza unaoweza kuendesha mkondo, kisha waweze kuelewa kilichokuwa kikitendeka chini ya uso. Brattain alikubali pendekezo hili kimya kimya na akaondoka. Kama tutakavyoona, alijua vizuri sana kile ambacho jaribio kama hilo lingeweza kufunua.
Oney-sous-Bois
Kundi la Purdue lilikuwa na teknolojia na msingi wa kinadharia wa kufanya kurukaruka kuelekea transistor. Lakini wangeweza tu kujikwaa juu yake kwa bahati mbaya. Walipendezwa na mali ya kimwili ya nyenzo, na si katika kutafuta aina mpya ya kifaa. Hali tofauti sana ilitawala huko Aunes-sous-Bois (Ufaransa), ambapo watafiti wawili wa zamani wa rada kutoka Ujerumani, Heinrich Welker na Herbert Mathare, waliongoza timu ambayo lengo lake lilikuwa kuunda vifaa vya viwanda vya semiconductor.
Welker alisoma kwanza na kisha kufundisha fizikia katika Chuo Kikuu cha Munich, kinachoendeshwa na mwanatheolojia maarufu Arnold Sommerfeld. Tangu 1940, aliacha njia ya kinadharia na kuanza kufanya kazi kwenye rada ya Luftwaffe. Mathare (mwenye asili ya Ubelgiji) alikulia Aachen, ambako alisomea fizikia. Alijiunga na idara ya utafiti ya kampuni kubwa ya redio ya Ujerumani Telefunken mnamo 1939. Wakati wa vita, alihamisha kazi yake kutoka Berlin mashariki hadi kwenye abasia huko Silesia ili kuepusha mashambulizi ya anga ya Washirika, na kisha kurudi magharibi ili kuepusha Jeshi la Wekundu linalosonga mbele, hatimaye kuanguka mikononi mwa jeshi la Amerika.
Kama wapinzani wao katika Muungano wa Kupambana na Hitler, Wajerumani walijua kufikia mapema miaka ya 1940 kwamba vigunduzi vya kioo vilikuwa vipokezi bora vya rada, na kwamba silicon na germanium vilikuwa nyenzo za kuahidi zaidi kwa uumbaji wao. Mathare na Welker walijaribu wakati wa vita kuboresha matumizi bora ya vifaa hivi katika kurekebisha. Baada ya vita, wote wawili walihojiwa mara kwa mara kuhusu kazi yao ya kijeshi, na mwishowe walipokea mwaliko kutoka kwa afisa wa ujasusi wa Ufaransa kwenda Paris mnamo 1946.
Compagnie des Freins & Signaux ("kampuni ya breki na ishara"), kitengo cha Ufaransa cha Westinghouse, kilipokea kandarasi kutoka kwa mamlaka ya simu ya Ufaransa kuunda virekebishaji vya serikali dhabiti na kutafuta wanasayansi wa Ujerumani kuwasaidia. Muungano kama huo wa maadui wa hivi karibuni unaweza kuonekana kuwa wa kushangaza, lakini mpangilio huu uligeuka kuwa mzuri kwa pande zote mbili. Wafaransa, walioshindwa mwaka wa 1940, hawakuwa na uwezo wa kupata ujuzi katika uwanja wa semiconductors, na walihitaji sana ujuzi wa Wajerumani. Wajerumani hawakuweza kufanya maendeleo katika nyanja zozote za hali ya juu katika nchi iliyokaliwa na vita, kwa hivyo waliruka fursa hiyo kuendelea kufanya kazi.
Welker na Mathare waliweka makao makuu katika nyumba ya orofa mbili katika kitongoji cha Paris cha Aunes-sous-Bois, na kwa msaada wa timu ya mafundi, walifanikiwa kuzindua virekebishaji vya germanium kufikia mwisho wa 1947. Kisha wakageukia kwa uzito zaidi. zawadi: Welker alirudi kwa maslahi yake katika superconductors, na Mathare kwa amplifiers.
Herbert Mathare mnamo 1950
Wakati wa vita, Mathare alijaribu kurekebisha alama mbili za mawasiliano—“duodeodes”—ili kujaribu kupunguza kelele za mzunguko. Alianza tena majaribio yake na punde akagundua kwamba whisker ya paka ya pili, iliyoko 1/100 milioni ya mita kutoka ya kwanza, wakati mwingine inaweza kurekebisha mkondo unaopita kupitia whisker ya kwanza. Aliunda amplifier ya hali dhabiti, ingawa haina maana. Ili kufikia utendaji wa kuaminika zaidi, alimgeukia Welker, ambaye alikuwa amepata uzoefu mkubwa wa kufanya kazi na fuwele za germanium wakati wa vita. Timu ya Welker ilikua kubwa, sampuli safi zaidi za fuwele za germanium, na ubora wa nyenzo ulivyoboreshwa, vikuza vya mawasiliano vya Mathare vilianza kutegemewa kufikia Juni 1948.
Picha ya X-ray ya "transistron" kulingana na mzunguko wa Mathare, ambayo ina pointi mbili za kuwasiliana na germanium.
Mathare hata alikuwa na mfano wa kinadharia wa kile kinachotokea: aliamini kwamba mawasiliano ya pili yalifanya mashimo kwenye germanium, kuharakisha kifungu cha sasa kwa njia ya mawasiliano ya kwanza, kusambaza flygbolag za malipo ya wachache. Welker hakukubaliana naye, na aliamini kwamba kinachotokea kinategemea aina fulani ya athari ya shamba. Walakini, kabla ya kutayarisha kifaa au nadharia, walijifunza kwamba kikundi cha Waamerika kilikuwa kimeunda dhana sawa kabisa - amplifier ya germanium yenye miunganisho ya nukta mbili - miezi sita mapema.
Murray Hill
Mwishoni mwa vita, Mervyn Kelly alirekebisha kikundi cha utafiti wa semiconductor cha Bell Labs kilichoongozwa na Bill Shockley. Mradi huo ulikua, ukapokea ufadhili zaidi, na ukahama kutoka jengo lake la awali la maabara huko Manhattan hadi chuo kikuu kinachopanuka huko Murray Hill, New Jersey.
Kampasi ya Murray Hill, takriban. 1960
Ili kujijulisha tena na semiconductors za hali ya juu (baada ya muda wake katika utafiti wa operesheni wakati wa vita), Shockley alitembelea maabara ya Russell Ohl's Holmdel katika chemchemi ya 1945. Ohl alitumia miaka ya vita akifanya kazi kwenye silicon na hakupoteza wakati. Alionyesha Shockley amplifier ghafi ya ujenzi wake mwenyewe, ambayo aliiita "desister." Alichukua kirekebisha alama cha silicon na kutuma mkondo kutoka kwa betri kupitia hiyo. Inavyoonekana, joto kutoka kwa betri lilipunguza upinzani kwenye sehemu ya mguso, na kugeuza kirekebishaji kuwa kipaza sauti chenye uwezo wa kutuma mawimbi ya redio zinazoingia kwenye saketi yenye nguvu ya kutosha kuwasha spika.
Athari ilikuwa ghafi na isiyotegemewa, isiyofaa kwa biashara. Hata hivyo, ilikuwa ya kutosha kuthibitisha maoni ya Shockley kwamba inawezekana kuunda amplifier ya semiconductor, na kwamba hii inapaswa kufanywa kipaumbele kwa utafiti katika uwanja wa umeme wa hali imara. Ilikuwa pia mkutano huu na timu ya Ola ambao ulimshawishi Shockley kwamba silicon na germanium zinapaswa kuchunguzwa kwanza. Walionyesha sifa za kuvutia za umeme, na wataalam wa madini wenzake wa Ohl Jack Skaff na Henry Theurer walikuwa wamepata mafanikio ya ajabu katika kukuza, kusafisha, na kutumia fuwele hizi wakati wa vita, kupita teknolojia zote zinazopatikana kwa vifaa vingine vya semiconductor. Kundi la Shockley halitapoteza muda tena kwa vikuza oksidi vya shaba kabla ya vita.
Kwa msaada wa Kelly, Shockley alianza kukusanya timu mpya. Wachezaji wakuu ni pamoja na Walter Brattain, ambaye alimsaidia Shockley kwa jaribio lake la kwanza la amplifier ya hali dhabiti (mnamo 1940), na John Bardeen, mwanafizikia mchanga na mfanyakazi mpya wa Bell Labs. Bardeen labda alikuwa na ujuzi wa kina zaidi wa fizikia ya hali dhabiti ya mwanachama yeyote wa timu-tasnifu yake ilielezea viwango vya nishati ya elektroni katika muundo wa chuma cha sodiamu. Alikuwa pia msaidizi mwingine wa John Hasbrouck Van Vleck, kama Atanasov na Brattain.
Na kama Atanasov, tasnifu za Bardeen na Shockley zilihitaji hesabu ngumu sana. Ilibidi watumie nadharia ya ufundi ya quantum ya semiconductors, iliyofafanuliwa na Alan Wilson, kukokotoa muundo wa nishati ya nyenzo kwa kutumia kikokotoo cha eneo-kazi cha Monroe. Kwa kusaidia kuunda transistor, wao, kwa kweli, walichangia kuokoa wanafunzi wahitimu wa baadaye kutoka kwa kazi kama hiyo.
Njia ya kwanza ya Shockley kwa amplifier ya serikali-imara ilitegemea kile kilichoitwa baadaye "". Alisimamisha sahani ya chuma juu ya semiconductor ya aina ya n (pamoja na ziada ya malipo hasi). Kuweka chaji chanya kwenye bati kulivuta elektroni za ziada kwenye uso wa fuwele, na kutengeneza mto wa chaji hasi ambapo mkondo wa umeme ungeweza kutiririka kwa urahisi. Ishara iliyoimarishwa (inayowakilishwa na kiwango cha malipo kwenye kaki) kwa njia hii inaweza kurekebisha mzunguko mkuu (kupita kwenye uso wa semiconductor). Ufanisi wa mpango huu ulipendekezwa kwake na ujuzi wake wa kinadharia wa fizikia. Lakini, licha ya majaribio na majaribio mengi, mpango huo haukufanya kazi.
Kufikia Machi 1946, Bardeen alikuwa ameunda nadharia iliyokuzwa vizuri ambayo ilielezea sababu ya hii: uso wa semiconductor katika kiwango cha quantum hufanya tofauti na ndani yake. Chaji hasi zinazotolewa kwenye uso hunaswa katika "majimbo ya uso" na kuzuia uga wa umeme usipenye bati hadi kwenye nyenzo. Timu iliyosalia ilipata uchanganuzi huu kuwa wa lazima, na wakazindua mpango mpya wa utafiti kwa njia tatu:
- Thibitisha uwepo wa majimbo ya uso.
- Jifunze mali zao.
- Fikiria jinsi ya kuwashinda na kuifanya ifanye kazi .
Baada ya mwaka mmoja na nusu wa utafiti na majaribio, mnamo Novemba 17, 1947, Brattain alifanya mafanikio. Aligundua kwamba ikiwa ataweka kioevu kilichojaa ioni, kama vile maji, kati ya kaki na semicondukta, uga wa umeme kutoka kwenye kaki ungesukuma ayoni kuelekea semicondukta, ambapo zingepunguza chaji zilizonaswa katika hali ya uso. Sasa angeweza kudhibiti tabia ya umeme ya kipande cha silicon kwa kubadilisha chaji kwenye kaki. Mafanikio haya yalimpa Bardeen wazo la mbinu mpya ya kuunda amplifier: kuzunguka sehemu ya mawasiliano ya kirekebishaji na maji ya elektroliti, na kisha tumia waya wa pili kwenye maji kudhibiti hali ya uso, na kwa hivyo kudhibiti kiwango cha upitishaji cha kuu. mawasiliano. Kwa hiyo Bardeen na Brattain walifika kwenye mstari wa kumalizia.
Wazo la Bardeen lilifanya kazi, lakini ukuzaji ulikuwa dhaifu na uliendeshwa kwa masafa ya chini sana ambayo hayawezi kufikiwa na sikio la mwanadamu - kwa hivyo haikuwa na maana kama kipaza sauti cha simu au redio. Bardeen alipendekeza kutumia germanium inayostahimili mabadiliko ya voltage inayozalishwa huko Purdue, akiamini kuwa gharama chache zingekusanywa kwenye uso wake. Ghafla walipokea ongezeko kubwa, lakini kwa mwelekeo tofauti na ilivyotarajiwa. Waligundua athari ya wabebaji wachache - badala ya elektroni zinazotarajiwa, mkondo unaopita kupitia germanium ulikuzwa na mashimo kutoka kwa elektroliti. Ya sasa kwenye waya katika elektroliti iliunda safu ya aina ya p (eneo la chaji nyingi chanya) kwenye uso wa germanium ya aina ya n.
Majaribio yaliyofuata yalionyesha kuwa hakuna electrolyte inahitajika kabisa: tu kwa kuweka pointi mbili za mawasiliano karibu na uso wa germanium, iliwezekana kurekebisha sasa kutoka kwa moja yao hadi sasa kwa nyingine. Ili kuwaleta karibu iwezekanavyo, Brattain alifunga kipande cha karatasi ya dhahabu kwenye kipande cha plastiki cha pembe tatu na kisha kukata kwa uangalifu karatasi hiyo mwishoni. Kisha, kwa kutumia chemchemi, alisisitiza pembetatu dhidi ya germanium, kama matokeo ambayo kingo mbili za kata ziligusa uso wake kwa umbali wa 0,05 mm. Hii iliipa mfano wa transistor wa Bell Labs mwonekano wake tofauti:
Brattain na Bardeen transistor mfano
Kama kifaa cha Mathare na Welker, ilikuwa, kimsingi, "whisker ya paka" ya kawaida, yenye pointi mbili tu za kuwasiliana badala ya moja. Mnamo Desemba 16, ilitoa ongezeko kubwa la nguvu na voltage, na mzunguko wa 1000 Hz katika safu ya kusikika. Wiki moja baadaye, baada ya uboreshaji mdogo, Bardeen na Brattain walikuwa wameongeza volteji kwa mara 100 na nguvu kwa mara 40, na wakawaonyesha wakurugenzi wa Bell kwamba kifaa chao kinaweza kutoa matamshi ya kusikika. John Pierce, mwanachama mwingine wa timu ya maendeleo ya serikali-ngumu, aliunda neno "transistor" baada ya jina la kirekebishaji cha oksidi ya shaba cha Bell, varistor.
Kwa miezi sita iliyofuata, maabara iliweka uumbaji mpya kuwa siri. Menejimenti ilitaka kuhakikisha kuwa walikuwa na mwanzo wa kuifanya biashara ya transistor kabla ya mtu mwingine yeyote kuishughulikia. Mkutano wa wanahabari ulipangwa kufanyika Juni 30, 1948, kwa wakati ufaao ili kusambaratisha ndoto za Welker na Mathare za kutokufa. Wakati huo huo, kikundi cha utafiti wa semiconductor kilianguka kimya kimya. Baada ya kusikia kuhusu mafanikio ya Bardeen na Brattain, bosi wao, Bill Shockley, alianza kufanya kazi ili kujipatia sifa zote. Na ingawa alicheza jukumu la uchunguzi tu, Shockley alipokea utangazaji sawa, ikiwa sio zaidi, katika uwasilishaji wa umma - kama inavyoonekana kwenye picha yake iliyotolewa kwenye hatua kubwa, karibu na benchi ya maabara:
Picha ya utangazaji ya 1948 - Bardeen, Shockley na Brattain
Walakini, umaarufu sawa haukutosha kwa Shockley. Na kabla ya mtu yeyote nje ya Bell Labs kujua kuhusu transistor, alikuwa na shughuli nyingi kuivumbua kwa ajili yake mwenyewe. Na hii ilikuwa ni mara ya kwanza tu ya marekebisho mengi kama hayo.
Nini kingine cha kusoma
- Robert Buderi, Uvumbuzi Uliobadilisha Ulimwengu (1996)
- Michael Riordan, "Jinsi Ulaya Ilivyokosa Transistor," Spectrum ya IEEE (Nov. 1, 2005)
- Michael Riordan na Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
- Armand Van Dormael, "The 'French' Transistor," (1994)
Chanzo: mapenzi.com