Мақолаҳои дигар дар силсила:
- Таърихи эстафета
- Таърихи компютерҳои электронӣ
- Таърихи транзистор
- Таърихи интернет
Тигели чанг барои пайдоиши транзистор замина гузошт. Аз соли 1939 то соли 1945 донишхои техникй дар сохаи нимнокилхо хеле вусъат ёфтанд. Ва ин як сабаби оддӣ буд: радар. Муҳимтарин технологияи ҷанг, ки намунаҳои онҳо иборатанд аз: ошкор кардани ҳамлаҳои ҳавоӣ, ҷустуҷӯи киштиҳои зериобӣ, равона кардани ҳамлаҳои ҳавоии шабона ба ҳадафҳо, ҳадаф гирифтани системаҳои дифои ҳавоӣ ва силоҳҳои баҳрӣ. Муҳандисон ҳатто фаҳмиданд, ки чӣ тавр радарҳои ночизро ба снарядҳои артиллерӣ пайваст кунанд, то онҳо ҳангоми парвоз дар наздикии ҳадаф таркида шаванд - . Аммо манбаи ин техникаи нави пуриктидори харбй дар сохаи осоиштатар: ба максадхои илмй омухтани кабати болои атмосфера буд.
Радар
Дар соли 1901, ширкати Marconi Wireless Telegraph паёми бесимро дар саросари Атлантик, аз Корнуолл то Нюфаундленд бомуваффақият интиқол дод. Ин далел илми муосирро ба иштибоҳ овардааст. Агар интиқоли радио дар як хати рост ҳаракат кунад (тавре ки бояд бошад), ин интиқол набояд ғайриимкон бошад. Дар байни Англия ва Канада хатти бевоситае нест, ки аз Замин убур накунад, бинобар ин паёми Маркони бояд ба кайхон парвоз кунад. Муҳандиси амрикоӣ Артур Кеннеалӣ ва физики бритониёӣ Оливер Ҳейвисайд ҳамзамон ва мустақилона пешниҳод карданд, ки шарҳи ин падида бояд бо қабати гази ионизатсияшуда, ки дар қабати болоии атмосфера ҷойгир аст ва мавҷҳои радиоро ба Замин инъикос карда метавонад (худи Маркони боварӣ дошт, ки мавҷҳои радиоӣ каҷшавии сатхи Заминро риоя мекунанд, аммо физикҳо онро дастгирӣ накарданд).
Дар солхои 1920-ум олимон тачхизоти наверо кор карда баромаданд, ки онхо имкон доданд, ки аввал мавчудияти ионосфера исбот карда, баъд сохти он тадкик карда шавад. Онҳо қубурҳои вакуумиро барои тавлиди импульсҳои радиомавҷи кӯтоҳ, антеннаҳои самтнок барои фиристодан ба атмосфера ва сабти акси садо истифода бурданд ва барои нишон додани натичахо. Таъхири бозгашти акси садо ҳар қадар зиёдтар бошад, ионосфера бояд ҳамон қадар дуртар бошад. Ин технология садодиҳии атмосфера номида шуд ва инфрасохтори асосии техникии рушди радарро фароҳам овард (маълумоти "радар", аз RAdio Detection And Ranging, то соли 1940 дар Нерӯи баҳрии ИМА пайдо нашуд).
Ин танҳо як масъалаи вақт буд, ки одамони дорои дониш, захираҳо ва ҳавасмандии дуруст иқтидори истифодаи заминии чунин таҷҳизотро дарк кунанд (бинобар ин таърихи радар аз таърихи телескоп, ки бори аввал барои истифодаи замин пешбинӣ шуда буд, муқобил аст). . Ва эҳтимолияти чунин фаҳмиш афзоиш ёфт, зеро радио дар тамоми сайёра торафт бештар паҳн мешуд ва шумораи бештари одамон дахолате, ки аз киштиҳо, ҳавопаймоҳо ва дигар объектҳои калон дар наздикӣ меоянд, пай бурданд. Дониш дар бораи технологияи садодиҳии болои атмосфера дар давоми дуюм паҳн шуд (1932—1933), вакте ки олимон аз станцияхои гуногуни Арктика харитаи ионосфераро тартиб доданд. Дере нагузашта дастадои Англия, ШМА, Германия, Италия, СССР ва дигар мамлакатдо системадои оддитарини радиолокационии худро кор карда баромаданд.
бо радари соли 1935
Сипас ҷанг рӯй дод ва аҳамияти радарҳо барои кишварҳо ва захираҳои рушди онҳо ба таври назаррас афзоиш ёфт. Дар Иёлоти Муттаҳида, ин захираҳо дар атрофи як созмони нав, ки соли 1940 дар MIT таъсис ёфтаанд, ҷамъ омадаанд, ки бо номи (он махз барои гумрох кардани чосусони хоричй ва ба вучуд овардани чунин таассуроте, ки гуё радиоактивиро дар лаборатория меомузанд — он вакт кам одамон ба бомбахои атомй бовар мекарданд) чунин ном гирифтаанд). Лоиҳаи Rad Lab, ки ба мисли Лоиҳаи Манҳеттан машҳур набуд, ба ҳар ҳол физикҳои барҷаста ва боистеъдодро аз тамоми Иёлоти Муттаҳида ба сафи худ ҷалб кард. Панҷ нафар кормандони аввалини лаборатория (аз ҷумла и ) баъдан сазовори Ҷоизаҳои Нобел гардид. То охири чанг дар лаборатория кариб 500 нафар докторхои илм, олимон ва инженерон, чамъ 4000 хазор нафар одамон кор мекарданд. Ним миллион доллар, ки бо тамоми буҷаи ENIAC муқоиса карда мешавад, танҳо барои силсилаи Лабораторияи радиатсионӣ сарф шудааст, ки сабти бисту ҳафтҷилд дар бораи тамоми донишҳои аз лаборатория ба даст овардашуда дар давоми ҷанг (ҳарчанд хароҷоти ҳукумати ИМА барои технологияи радар маҳдуд набуд) ба бючети Рад Лаб; дар солхои чанг хукумат ба маблаги се миллиард доллар радархо харидааст).
Бинои MIT 20, ки дар он Rad Lab ҷойгир буд
Яке аз самтҳои асосии тадқиқоти Rad Lab радарҳои баландбасомад буд. Радарҳои қаблӣ дарозии мавҷҳоро бо метр чен мекарданд. Аммо нурҳои басомади баландтар бо дарозии мавҷҳо бо сантиметр чен карда мешаванд - микромавҷҳо - барои мавҷгирҳои паймоне иҷозат доданд ва дар масофаҳои дур камтар пароканда буданд, ки дар диапазон ва дақиқӣ бартариҳои бештарро ваъда медиҳанд. Радарҳои печи микромавғолӣ метавонанд дар бинии ҳавопаймо ҷойгир шаванд ва объектҳоеро, ки андозаи перископи зериобиро муайян мекунанд, муайян кунанд.
Аввалин шуда ин масъаларо як гурӯҳи физикҳои бритониёии Донишгоҳи Бирмингем ҳал кард. Дар соли 1940 онҳо таҳия »", ки мисли "хуштак" электромагнитӣ кор мекард, як набзи тасодуфии барқро ба шуои пуриқтидор ва дақиқ танзимшудаи микроволновка табдил дод. Ин интиқолдиҳандаи печи печӣ аз рақиби наздиктаринаш ҳазор маротиба пурқувваттар буд; барои радар-передатчикхои амалии баландбасомад рох кушод. Бо вуҷуди ин, ба ӯ ҳамсафаре лозим буд, ки қодир аст басомадҳои баландро муайян кунад. Ва дар ин маврид мо ба таърихи нимноқилҳо бармегардем.
Бахши магнетрон
Дуюм омадани муйлаби гурба
Маълум шуд, ки найхои вакуумй барои кабули сигналхои радари микро-мавчхо тамоман мувофик нестанд. Фосилаи байни катодҳои гарм ва аноди сард иқтидор эҷод мекунад ва боиси он мегардад, ки занҷир аз кор дар басомадҳои баланд даст кашад. Беҳтарин технологияе, ки барои радарҳои басомади баланд дастрас буд, кӯҳна буд ""- пораи хурди симе, ки ба кристаллҳои нимноқил пахш карда шудааст. Якчанд одамон инро мустақилона кашф карданд, аммо наздиктарин чизе ба достони мо он чизест, ки дар Ню Ҷерсӣ рӯй дод.
Дар соли 1938, Bell Labs бо Флоти баҳрӣ шартнома баст, ки радари назорати оташро дар масофаи 40 см таҳия кунад - назар ба радарҳои мавҷуда дар давраи пеш аз резонанси магнетронӣ хеле кӯтоҳтар ва аз ин рӯ басомади баландтар. Кори асосии тадцицот ба шуъбаи лабораторияхои Холмдел, чануби Стейтен Айленд рафт. Дере нагузашта муҳаққиқон фаҳмиданд, ки барои қабулкунаки баландбасомад чӣ лозим аст ва ба зудӣ муҳандис Ҷорҷ Саутворт дар мағозаҳои радиои Манҳеттан барои дарёфти детекторҳои кӯҳнаи мӯйсафеди гурба кофтуков мекард. Тавре интизор мерафт, он аз детектори лампа хеле беҳтар кор мекард, аммо он ноустувор буд. Ҳамин тавр, Саутворт як электрохимик бо номи Рассел Олро ҷустуҷӯ кард ва аз ӯ хоҳиш кард, ки якрангии посухи як детектори кристаллро беҳтар кунад.
Ол одами хеле ба худ хосе буд, ки рушди технологияро сарнавишти худ медонист ва дар бораи фаҳмишҳои даврӣ бо рӯъёҳои оянда сӯҳбат мекард. Масалан, ӯ изҳор дошт, ки ҳанӯз дар соли 1939 дар бораи ихтирои ояндаи пурқувваткунандаи кремний медонист, аммо сарнавишти дигар шахсе буд, ки онро ихтироъ кунад. Пас аз омӯзиши даҳҳо вариант, ӯ ба кремний ҳамчун беҳтарин модда барои қабулкунандагони Southworth қарор гирифт. Масъала қобилияти назорат кардани мундариҷаи мавод барои назорати хосиятҳои электрикии он буд. Дар он вакт зарфхои саноатии кремний васеъ пахн шуда буданд, онхоро дар станхои пулод истифода мебурданд, вале дар ин гуна истехсолот, масалан, дар таркиби кремний будани фосфори 1% касеро ба ташвиш намеовард. Ол ба ёрии як-ду нафар металлургхо чалб карда, барои ба даст овардани бланкахои тозатаре, ки пештар имконпазир буд, пеш гирифт.
Дар вакти кор кардан онхо муайян карданд, ки баъзе кристалхои онхо чараёнро дар як самт дуруст мекунанд, баъзеи дигар чараёнро дар дигар самт рост мекунанд. Онҳо онҳоро "n-type" ва "p-type" номиданд. Таҳлили минбаъда нишон дод, ки намудҳои гуногуни наҷосат барои ин намудҳо масъуланд. Кремний дар сутуни чоруми ҷадвали даврӣ ҷойгир аст, яъне он дар қабати берунии худ чаҳор электрон дорад. Дар холи кремнийи пок, ҳар яке аз ин электронҳо бо ҳамсоя муттаҳид мешаванд. Наҷосати сутуни сеюм, мегӯянд, ки бор, ки як электрон камтар дорад, "сӯрохӣ" -ро барои ҳаракати ҷорӣ дар кристалл ба вуҷуд овард. Дар натиҷа нимноқилҳои навъи p (бо зиёда аз зарядҳои мусбат) ба вуҷуд омад. Элементхои сутуни панчум, ба монанди фосфор, электронхои иловагии озодро барои гузарондани чараён таъмин карданд ва нимнокили навъи n ба даст оварда шуд.
Сохтори кристаллии кремний
Ҳамаи ин тадқиқот хеле ҷолиб буд, аммо дар соли 1940 Саутворт ва Оҳл ба эҷоди прототипи кории радари баландбасомад наздиктар набуданд. Дар айни замой хукумати Англия аз сабаби тахдиди наздик омадаистодаи Люфтваффе, ки аллакай детекторхои тайёри микро-мавчро ба вучуд оварда буд, бо передатчикхои магнетронй кор карда, натичахои фаврии амалиро талаб кард.
Бо вуҷуди ин, тавозуни пешрафтҳои технологӣ ба зудӣ ба тарафи ғарбии Атлантика хоҳад рафт. Черчилл тасмим гирифт, ки тамоми асрори техникии Бритониёро пеш аз ворид шудан ба ҷанг ба амрикоиҳо ифшо кунад (чун гумон мекард, ки ин ба ҳар ҳол рӯй медиҳад). Вай боварӣ дошт, ки хатари ифшои иттилоот бамаврид аст, зеро аз он вақт тамоми иқтидори саноатии Иёлоти Муттаҳида ба ҳалли мушкилот, аз қабили силоҳи атомӣ ва радарҳо партофта мешавад. Миссияи илм ва технологияи Бритониё (бехтар бо номи ) сентябри соли 1940 ба Вашингтон омада, ба багочи худ дар шакли муъчизахои технологй тухфа овард.
Кашфи кувваи бебахои магнетрони резонанси ва самарабахшии детекторхои кристаллии бритониёй дар кабули сигнали он тадкикоти америкоиро оид ба нимнокилхо хамчун асоси радари баландбасомад боз хам вусъат дод. Махсусан дар сохаи материалшиносй бисьёр кор кардан лозим буд. Барои қонеъ кардани талабот, кристаллҳои нимноқилҳо бояд миллионҳо миллионҳо истеҳсол карда шаванд, ки назар ба он ки қаблан имконпазир буд, хеле зиёдтар аст. Ислоҳкуниро беҳтар кардан, ҳассосияти зарба ва сӯхтанро кам кардан ва фарқияти байни партияҳои гуногуни кристаллҳоро кам кардан лозим буд."
Силикон Нуқтаи росткунҷаи тамос
Лабораторияи Rad барои омӯхтани хосиятҳои кристаллҳои нимноқилҳо ва чӣ гуна тағир додани онҳо барои ба ҳадди аксар расонидани хосиятҳои пурарзиши қабулкунанда шӯъбаҳои нави тадқиқотӣ кушод. Маводҳои умедбахш кремний ва германий буданд, аз ин рӯ лабораторияи Rad тасмим гирифт, ки онро бехатар созад ва барномаҳои мувозиро барои омӯзиши ҳарду оғоз кард: кремний дар Донишгоҳи Пенсилвания ва германий дар Пурдю. Бузургҷуссаҳои саноатӣ ба монанди Белл, Вестингхаус, Ду Понт ва Силвания барномаҳои тадқиқотии нимноқилҳои худро оғоз карданд ва ба таҳияи иншооти нави истеҳсолӣ барои детекторҳои кристалл шурӯъ карданд.
Тавассути саъю кушиши якчоя тозагии кристаллхои кремний ва германий аз 99% дар ибтидо ба 99,999%, яъне ба як заррачаи ифлос ба 100 000 атом расонида шуд. Дар процесси ин кор коллективи олимон ва инженерон бо хусусиятхои абстрактии германий ва кремний шинос шуда, технологияи идоракунии онхо: гудохтан, руёндани кристаллхо, илова намудани ифлосихои зарурй (масалан, бор, ки гузаронанда-гиро зиёд мекард) истифода бурда мешавад.
Ва он гоҳ ҷанг ба охир расид. Талабот ба радар аз байн рафт, вале донишу махорати дар солхои чанг ба даст овардааш бокй монд ва орзуи пурзуркунандаи кувваи сахт аз хотир фаромуш нашуд. Акнун мусобика барои ба вучуд овардани чунин кувваи баландкунанда буд. Ва камаш се даста барои ба даст овардани ин ҷоиза мавқеи хуб доштанд.
Ғарби Лафайет
Аввалин гурӯҳ як гурӯҳи Донишгоҳи Пурдю бо роҳбарии як физики зодаи Австрия бо номи Карл Ларк-Хоровиц буд. Вай бо истеъдод ва нуфузи худ факултети физикаи университетро яккаю норавшан баровард ва ба лабораторияи рад таъсир расонд, ки тадкикоти германийро ба лабораторияаш вогузорад.
Карл Ларк-Хоровиц соли 1947, дар марказ, дар даст труба
Дар ибтидои солҳои 1940-ум, кремний беҳтарин мавод барои ислоҳкунакҳои радарӣ ҳисобида мешуд, аммо маводе, ки дар поёни он дар ҷадвали даврӣ ҷойгир аст, низ сазовори омӯзиши минбаъда буд. Германий аз сабаби пасттар будани нуқтаи обшавии худ бартарии амалӣ дошт, ки кор карданро бо он осонтар мегардонд: тақрибан 940 дараҷа, дар муқоиса бо 1400 дараҷа барои кремний (қариб ҳамон як пӯлод). Аз сабаби баланд будани нуқтаи обшавӣ, сохтани бланкае, ки ба кремний гудохта намерезад ва онро ифлос кунад, ниҳоят душвор буд.
Бинобар ин Ларк-Хоровиц ва хамкасбони у тамоми давраи чангро бо омухтани хосиятхои химиявй, электрй ва физикии германий сарф карданд. Му-химтарин монеа «шиддати баръакс» буд: росткунакхои германий дар шиддати хеле паст ректификацияи чараёнро бас карда, ба тарафи мукобил чорй шудани он имконият доданд. Набзи ҷараёни баръакс ҷузъҳои боқимондаи радарро сӯзонд. Яке аз аспирантҳои Ларк-Хоровиц, Сеймур Бензер, ин масъаларо беш аз як сол омӯхт ва дар ниҳоят як иловаи дар асоси қалъа сохташударо таҳия кард, ки импулсҳои баръаксро дар шиддати то садҳо вольт қатъ мекунад. Дере нагузашта, Western Electric, шӯъбаи истеҳсолии Bell Labs ба баровардани росткунакҳои Benzer барои истифодаи низомӣ оғоз кард.
Омӯзиши германий дар Purdue пас аз ҷанг идома ёфт. Дар моҳи июни соли 1947 Бензер, ки аллакай профессор буд, дар бораи аномалияи ғайриоддӣ хабар дод: дар баъзе таҷрибаҳо дар кристаллҳои германий ларзишҳои басомади баланд пайдо шуданд. Ва ҳамтои ӯ Ралф Брей омӯзиши "муқовимати ҳаҷмӣ" -ро дар лоиҳае, ки дар давраи ҷанг оғоз шуда буд, идома дод. Муқовимати ҳаҷм тавсиф мекунад, ки чӣ гуна нерӯи барқ дар кристалл германий дар нуқтаи тамоси росткунҷа мегузарад. Брей муайян кард, ки импульсҳои шиддати баланд муқовимати германийи навъи n-ро ба ин ҷараёнҳо хеле кам мекунанд. Худаш надониста шохиди ба ном шуд. интиқолдиҳандагони зарядҳои "ақаллиятҳо". Дар нимноқилҳои навъи n заряди манфии зиёдатӣ ҳамчун интиқолдиҳандаи заряди аксарият хизмат мекунад, аммо "сӯрохӣ"-и мусбӣ низ метавонад ҷараён бардорад ва дар ин ҳолат импульсҳои баландшиддат дар сохтори германий сӯрохиҳоро ба вуҷуд оварда, боиси пайдо шудани интиқолдиҳандагони зарядҳои ақаллият мегарданд. .
Брей ва Беннер бидуни дарк накарда ба пурқувваткунандаи германий ба таври бениҳоят наздик омаданд. Бензер Уолтер Браттайн, олими Лабораторияи Беллро дар конфронси моҳи январи соли 1948 дастгир кард, то бо ӯ кашиши ҳаҷмиро муҳокима кунад. Вай пешниҳод кард, ки Браттайн дар паҳлӯи як нуқтаи аввал, ки метавонад ҷараёнро гузаронад, нуқтаи дигареро ҷойгир кунад ва он гоҳ онҳо метавонанд дарк кунанд, ки дар зери сатҳ чӣ рӯй дода истодааст. Браттайн ба ин таклиф оромона розй шуд ва рафт. Чунон ки мебинем, вай хеле хуб медонист, ки чунин тачриба чиро ошкор карда метавонад.
Оней-су-Боис
Гурӯҳи Purdue ҳам технология ва ҳам заминаи назариявӣ барои ҷаҳиш ба транзистор дошт. Аммо онҳо танҳо тасодуфан ба он пешпо мехӯрданд. Онхо на ба чустучуи типи нави дастгоххо, балки ба хосиятхои физикии материал манфиатдор буданд. Дар Аунес-су-Буа (Франция) вазъияти тамоман дигар хукмрон буд, ки дар он чо ду собик тадкикотчиёни радар аз Германия Генрих Велкер ва Герберт Матаре ба гурухе рохбарй карданд, ки максад аз онхо сохтани асбобхои нимнокилии саноатй буд.
Велкер аввал дар донишгоҳи Мюнхен, ки ба он назарияшиноси маъруф Арнолд Соммерфелд роҳбарӣ мекард, аз фанни физика таҳсил ва сипас дарс медод. Аз соли 1940 вай роҳи комилан назариявиро тарк карда, ба кор дар радар барои Luftwaffe шурӯъ кард. Матаре (аз Белгия) дар Аахен ба воя расида, дар он ҷо физикаро омӯхтааст. Вай дар соли 1939 ба шуъбаи тадкикотии радиои азими немис Telefunken дохил шуд. Дар давоми ҷанг, ӯ кори худро аз Берлини шарқӣ ба иблисӣ дар Силезия интиқол дод, то аз ҳамлаҳои ҳавоии иттифоқчиён канорагирӣ кунад ва сипас ба ғарб баргашт, то аз Артиши Сурх пеш рафта, дар ниҳоят ба дасти артиши Амрико афтод.
Монанди рақибони худ дар Эътилофи зидди Гитлерӣ, олмонҳо дар ибтидои солҳои 1940 медонистанд, ки детекторҳои кристаллӣ барои радарҳо қабулкунандаҳо мебошанд ва кремний ва германий барои эҷоди онҳо умедбахштарин маводҳо мебошанд. Матаре ва Велкер дар солхои чанг кушиш мекарданд, ки истифодаи самарабахши ин материалхоро дар ректификацияхо бехтар кунанд. Пас аз ҷанг, ҳарду дар мавриди кори низомии худ мавриди бозпурсӣ қарор гирифтанд ва дар ниҳоят аз як афсари иктишофии фаронсавӣ дар соли 1946 ба Париж даъватнома гирифтанд.
Compagnie des Freins & Signaux ("ширкати тормозҳо ва сигналҳо"), як шӯъбаи фаронсавии Westinghouse, аз мақомоти телефонии Фаронса барои эҷоди росткунакҳои ҳолати сахт шартнома гирифт ва барои кӯмак ба олимони олмонӣ муроҷиат кард. Чунин иттифоқи душманони ахир метавонад аҷиб ба назар расад, аммо ин созиш барои ҳарду ҷониб хеле мусоид буд. Французхо, ки соли 1940 маглуб шуда буданд, барои гирифтани дониш дар сохаи нимнокилхо кобилият надоштанд ва ба махорати немисхо сахт эхтиёч доштанд. Немисҳо дар як кишвари ишғолшуда ва ҷангзада дар ягон соҳаи технологияи баланд рушд карда наметавонистанд, аз ин рӯ онҳо барои идомаи кор ҷаҳишиданд.
Уэлкер ва Матар дар хонаи дуошьёнаи атрофи Париж Аунес-су-Буа штаб ташкил карданд ва бо ёрии як бригадаи техникхо то охири соли 1947 ректфикаторхои германийро бомуваффакият ба кор андохтанд. Баъд онхо ба масъалахои чиддйтар гузаштанд. мукофотҳо: Велкер ба таваҷҷӯҳи худ ба суперноқилҳо баргашт ва Матаре ба пурқувваткунандаҳо.
Герберт Матаре дар соли 1950
Дар давоми чанг Матаре бо максади кам кардани садои контур бо тачхизоти ду-нуктаи тамос — «дуодеодхо» тачриба гузаронд. Вай тачрибахои худро аз нав давом дод ва дере нагузашта фахмид, ки муйлаби дуюми гурба, ки дар масофаи 1/100 миллионуми метр аз аввал вокеъ аст, баъзан метавонад чараёни аз муштари аввал равонро модуляция кунад. Вай як пурқувваткунандаи ҳолати сахтро офарид, гарчанде ки хеле бефоида бошад. Барои ноил шудан ба кори боэътимод, ӯ ба Велкер муроҷиат кард, ки дар давоми ҷанг таҷрибаи ғании кор бо кристаллҳои германий андӯхта буд. Дастаи Велкер намунаҳои калонтар ва тозатари кристаллҳои германийро афзоиш дод ва бо беҳтар шудани сифати мавод, қувватдиҳандаҳои контактии Матхар то июни соли 1948 боэътимод шуданд.
Тасвири рентгении «транзистрон» дар асоси схемаи Матаре, ки ду нуқтаи иртибот бо германий дорад
Матаре ҳатто як модели назариявии воқеаро дошт: вай боварӣ дошт, ки тамоси дуюм дар германий сӯрохҳо сохта, гузариши ҷараёнро аз контакти аввал метезонад ва интиқолдиҳандагони зарядҳои ақаллиятҳоро таъмин мекард. Велкер бо вай розй набуд ва боварй дошт, ки вокеаи руйдода ба ягон навъ таъсири сахро вобаста аст. Бо вуҷуди ин, пеш аз он ки онҳо дастгоҳ ё назарияро кор карда тавонанд, онҳо фаҳмиданд, ки як гурӯҳи амрикоиҳо маҳз ҳамон консепсия - пурқувваткунандаи германий бо ду контакти нуқтаро шаш моҳ пештар таҳия кардаанд.
Мюррей Ҳилл
Дар охири ҷанг, Мервин Келли гурӯҳи тадқиқотии нимноқилҳои Bell Labs-ро бо роҳбарии Билл Шокли ислоҳ кард. Лоиҳа афзоиш ёфт, маблағгузории бештар гирифт ва аз бинои аслии лабораторияи худ дар Манҳеттан ба кампуси васеъшаванда дар Мюррей Ҳилл, Ню Ҷерсӣ кӯчид.
Кампуси Мюррей Ҳилл, тақрибан. 1960
Шокли барои шинос шудан бо нимноқилҳои пешрафта (пас аз вақти дар таҳқиқоти амалиётӣ дар давраи ҷанг) баҳори соли 1945 ба лабораторияи Холмдел Рассел Ол ташриф овард. Ох солхои чангро дар болои кремний кор карда, вактро бехуда сарф намекард. Вай ба Шокли як қувватдиҳандаи хоми сохти шахсии худро нишон дод, ки онро "қатъ" номид. Вай ректектори тамоси кремнийро гирифт ва аз батарея тавассути он ҷараён фиристод. Эҳтимол, гармии батарея муқовиматро дар нуқтаи тамос коҳиш дод ва ислоҳкунакро ба як пурқувват табдил дод, ки қодир ба интиқоли сигналҳои радиои воридотӣ ба занҷираи кофӣ барои қувваи баландгӯяк интиқол дода мешавад.
Таъсири хом ва беэътимод буд, ки барои тиҷорат мувофиқ набуд. Аммо барои тасдик кардани чунин фикр кифоя буд, ки Шокли дар бораи ба вучуд овардани кувваи пуркуввати нимнокилй имконпазир аст ва ин бояд вазифаи аввалиндарачаи тадкикоти сохаи электроникаи чисмхои сахт дода шавад. Маҳз ҳамин вохӯрӣ бо дастаи Ола Шоклиро бовар кунонд, ки аввал кремний ва германийро омӯхтан лозим аст. Онҳо хосиятҳои ҷолиби электрикиро намоиш доданд ва ҳамкорони металлургҳои Ohl Ҷек Скафф ва Генри Терер дар давоми ҷанг дар парвариш, тоза кардан ва допинг кардани ин кристаллҳо муваффақияти аҷиб ба даст оварда, аз ҳама технологияҳои барои дигар маводи нимноқил мавҷудбуда пеш гузаштанд. Гурӯҳи Шокли дигар вақтро барои пурқувваткунандаи оксиди миси пеш аз ҷанг сарф карданӣ набуд.
Бо кӯмаки Келли, Шокли ба ҷамъоварии дастаи нав шурӯъ кард. Бозингарони калидӣ Уолтер Браттайн буданд, ки ба Шокли дар кӯшиши аввалини худ дар як пурқувваткунандаи ҳолати сахт (дар соли 1940) кӯмак кард ва Ҷон Бардин, физики ҷавон ва корманди нави Bell Labs. Бардин эҳтимолан дониши васеътарини физикаи ҷисмҳои сахти ҳар як аъзои даста дошта бошад - диссертацияи ӯ сатҳи энергияи электронҳоро дар сохтори металли натрий тавсиф кардааст. Вай инчунин як протегеи дигари Ҷон Ҳасбрук Ван Влек буд, ба монанди Атанасов ва Браттайн.
Ва мисли Атанасов, диссертацияхои Бардин ва Шокли хисобхои нихоят мураккабро талаб мекарданд. Ба онҳо лозим омад, ки назарияи механикии квантии нимноқилҳоро, ки Алан Вилсон муайян кардааст, барои ҳисоб кардани сохтори энергетикии маводҳо бо истифода аз ҳисобкунаки мизи кории Монро истифода баранд. Бо кӯмак дар эҷоди транзистор, онҳо воқеан дар наҷот додани аспирантҳои оянда аз чунин кор саҳм гузоштанд.
Муносибати аввалини Шокли ба пурқувваткунандаи ҳолати сахт ба он чизе, ки баъдтар номида шуд, такя мекард.". Вай пластинкаи металлиро дар болои нимноќили навъи n (бо зарядњои зиёдатии манфї) овезон кард. Ба пластинка додани заряди мусбат электронхои зиёдатиро ба сатхи кристалл кашида, дарёи зарядхои манфиро ба вучуд овард, ки тавассути он чараёни электр ба осонй мегузарад. Сигнали пурқувватшуда (бо дараҷаи заряд дар пластинка нишон дода мешавад) бо ин роҳ метавонист схемаи асосиро (аз рӯи нимноқил мегузарад) модуляция кунад. Самаранокии ин схемаро дониши назариявии физика ба у пешниход кард. Аммо, сарфи назар аз таҷрибаҳо ва таҷрибаҳои зиёд, схема ҳеҷ гоҳ кор накард.
Мохи марти соли 1946 Бардин як назарияи хуб инкишофёфтаеро ба вучуд овард, ки сабаби инро шарх дод: сатхи нимноқил дар сатҳи квантӣ аз дохили он фарқ мекунад. Зарядхои манфие, ки ба сатх кашида шудаанд, дар «холатхои сатхи» банд шуда, майдони электрикиро аз ворид шудани пластинка ба материал манъ мекунанд. Қисми боқимондаи даста ин таҳлилро ҷолиб донистанд ва як барномаи нави тадқиқотиро дар се роҳ оғоз карданд:
- Мавҷудияти ҳолатҳои рӯизаминиро исбот кунед.
- Хусусиятҳои онҳоро омӯзед.
- Тасаввур кунед, ки чӣ тавр онҳоро мағлуб кунед ва онро ба кор баред .
Пас аз якуним соли тадќиќот ва таҷриба, 17 ноябри соли 1947 Браттайн як пешрафт кард. Вай кашф кард, ки агар вай моеъи пур аз ион, масалан, обро дар байни пластинка ва нимноқил ҷойгир кунад, майдони электрикии пластинка ионҳоро ба сӯи нимноқил тела медиҳад ва дар он ҷо зарядҳои дар ҳолати рӯизаминӣ ҷойгиршударо безарар мегардонанд. Акнун ӯ метавонист рафтори электрикии як порчаи кремнийро тавассути тағир додани заряд дар вафли назорат кунад. Ин муваффақият ба Бардин идеяи равиши нави эҷоди пурқувваткунанда дод: нуқтаи тамоси росткунҷаро бо оби электролитӣ иҳота кунед ва сипас сими дуюмро дар об истифода баред, то шароити рӯизаминиро назорат кунед ва ба ин тариқ сатҳи ноқилҳои асосии барқро назорат кунед. тамос. Хамин тавр, Бардин ва Браттайн ба марра расиданд.
Идеяи Бардин кор кард, аммо пурзӯркунӣ заиф буд ва дар басомадҳои хеле паст кор мекард, ки ба гӯши инсон дастнорас буд - аз ин рӯ он ҳамчун пурқувваткунандаи телефон ё радио бефоида буд. Бардин пешниҳод кард, ки ба германийи ба шиддати баръакс тобовар, ки дар Purdue истеҳсол шудааст, гузаред ва боварӣ дошт, ки дар рӯи он зарядҳои камтар ҷамъ мешаванд. Ногаҳон онҳо афзоиши пурқувват гирифтанд, аммо дар самти муқобил аз он чизе ки интизор мерафт. Онҳо эффекти интиқолдиҳандаи ақаллиятҳоро кашф карданд - ба ҷои электронҳои пешбинишуда, ҷараёне, ки аз германий мегузарад, тавассути сӯрохиҳои аз электролит пайдошуда пурзӯр карда шуд. Ҷараёни сим дар электролит қабати п-намудро (минтақаи зарядҳои мусбати зиёдатӣ) дар сатҳи германийи навъи n ба вуҷуд овард.
Тачрибахои минбаъда нишон доданд, ки электролит тамоман лозим нест: фацат бо рохи ба сатхи германий наздик гузоштани ду нуктаи алока кувваи чараёни яке аз онхоро ба чараёни дигараш модуляция кардан мумкин буд. Барои то ҳадди имкон наздик кардани онҳо, Браттайн як пораи фолгаи тиллоиро дар атрофи порчаи секунҷаи пластикӣ печонд ва сипас фолгаро дар охири он бодиққат бурид. Сипас, бо истифода аз пружина секунҷаро ба германий пахш кард, ки дар натиҷа ду канори буриш ба сатҳи он ба масофаи 0,05 мм мерасид. Ин ба прототипи транзистори Bell Labs намуди фарқкунандаи худро дод:
Прототипи транзистори Браттайн ва Бардин
Мисли дастгоҳи Матаре ва Велкер, он, аслан, як "мӯйи гурба" классикӣ буд, ки танҳо бо ду нуқтаи тамос ба ҷои як. 16 декабрь, он ба таври назаррас афзоиши қувва ва шиддат ва басомади 1000 Гц дар диапазони шунавоӣ ба вуҷуд овард. Пас аз як ҳафта, пас аз такмилдиҳии ночиз, Бардин ва Браттейн шиддатро 100 маротиба ва қудратро 40 маротиба зиёд карданд ва ба директорони Белл нишон доданд, ки дастгоҳи онҳо метавонад нутқи шунавоӣ эҷод кунад. Ҷон Пирс, узви дигари гурӯҳи таҳияи ҷисмҳои сахт, истилоҳи "транзистор" -ро пас аз номи ислоҳкунандаи оксиди миси Белл, варистор ба вуҷуд овард.
Дар давоми шаш моҳи оянда, лаборатория офаридаи навро пинҳон нигоҳ дошт. Роҳбарият мехост боварӣ ҳосил кунад, ки онҳо ба тиҷоратикунонии транзистор пеш аз он ки ягон каси дигар онро ба даст наорад, оғоз кунад. 30 июни соли 1948 конфронси матбуотӣ ба нақша гирифта шуда буд, ки дар айни замон орзуҳои Велкер ва Матаре дар бораи ҷовидонаро шикаст. Дар ҳамин ҳол, гурӯҳи тадқиқотии нимноқилҳо оромона фурӯ рехт. Пас аз шунидани дастовардҳои Бардин ва Браттейн, раҳбари онҳо Билл Шокли ба кор шурӯъ кард, то тамоми эътибори худро барои худ гирад. Ва гарчанде ки ӯ танҳо нақши мушоҳидавӣ бозид, Шокли дар муаррифии оммавӣ баробар, агар на бештар, таблиғ гирифт - тавре ки дар ин акси нашршудаи ӯ дар ғафси амал, дар паҳлӯи курсии лаборатория дида мешавад:
Сурати таблиғотии соли 1948 - Бардин, Шокли ва Браттейн
Бо вуҷуди ин, шӯҳрати баробар барои Шокли кофӣ набуд. Ва пеш аз он ки касе берун аз Bell Labs дар бораи транзистор огоҳ буд, вай бо ихтироъ кардани он барои худаш банд буд. Ва ин танҳо аввалини бисёре аз чунин ихтироъҳо буд.
Боз чӣ хондан
- Роберт Будери, Ихтирооте, ки ҷаҳонро тағир дод (1996)
- Майкл Риордан, "Чӣ тавр Аврупо транзисторро аз даст дод," IEEE Spectrum (1 ноябр, 2005)
- Майкл Риордан ва Лилиан Ходдесон, Кристалл оташ (1997)
- Арманд Ван Дормаэл, "Транзистори "Франсузӣ" (1994)
Манбаъ: will.com