Seriyadagi boshqa maqolalar:
- Estafeta tarixi
- Elektron kompyuterlar tarixi
- Transistorlar tarixi
- Internet tarixi
Urush tigel tranzistorning paydo bo'lishi uchun zamin yaratdi. 1939 yildan 1945 yilgacha yarimo'tkazgichlar sohasidagi texnik bilimlar juda kengaydi. Buning bitta oddiy sababi bor edi: radar. Urushning eng muhim texnologiyasi, bunga misollar: havo hujumlarini aniqlash, suv osti kemalarini qidirish, tungi havo reydlarini nishonga yo'naltirish, havo mudofaa tizimlari va dengiz qurollarini nishonga olish. Muhandislar hatto kichik radarlarni artilleriya snaryadlariga o'rnatishni ham o'rgandilar, shunda ular nishonga yaqinlashganda portlaydilar - . Biroq, bu qudratli yangi harbiy texnikaning manbai tinchroq sohada edi: ilmiy maqsadlar uchun atmosferaning yuqori qatlamini o'rganish.
Radar
1901 yilda Markoni simsiz telegraf kompaniyasi Atlantika bo'ylab Kornuolldan Nyufaundlendgacha simsiz xabarni muvaffaqiyatli uzatdi. Bu fakt zamonaviy ilm-fanni chalkashlikka olib keldi. Agar radio uzatmalar to'g'ri chiziq bo'ylab harakat qilsa (kerak bo'lganidek), bunday uzatish imkonsiz bo'lishi kerak. Angliya va Kanada o'rtasida Yerni kesib o'tmaydigan to'g'ridan-to'g'ri ko'rish chizig'i yo'q, shuning uchun Markoni xabari kosmosga uchishi kerak edi. Amerikalik muhandis Artur Kenneali va ingliz fizigi Oliver Xevisayd bir vaqtning o'zida va mustaqil ravishda ushbu hodisani tushuntirish atmosferaning yuqori qismida joylashgan, radio to'lqinlarni Yerga qaytara oladigan ionlangan gaz qatlami bilan bog'liq bo'lishi kerakligini taklif qilishdi (Markonining o'zi radio to'lqinlar deb hisoblagan). Yer yuzasining egriligiga rioya qiling, ammo fiziklar buni qo'llab-quvvatlamadilar).
1920-yillarga kelib olimlar ionosferaning mavjudligini isbotlash, so‘ngra uning tuzilishini o‘rganish imkonini beradigan yangi asbob-uskunalar yaratdilar. Ular qisqa to'lqinli radio impulslarni ishlab chiqarish uchun vakuum naychalaridan, ularni atmosferaga yuborish va aks-sadolarni yozib olish uchun yo'naltiruvchi antennalardan foydalanganlar va natijalarni ko'rsatish uchun. Echo qaytish kechikishi qanchalik uzoq bo'lsa, ionosfera shunchalik uzoqroq bo'lishi kerak. Ushbu texnologiya atmosferani zondlash deb nomlandi va u radarni rivojlantirish uchun asosiy texnik infratuzilmani ta'minladi ("radar" atamasi, "RAdio Detection And Ranging" dan 1940-yillarga qadar AQSh dengiz flotida paydo bo'lmagan).
To'g'ri bilimga, resurslarga va motivatsiyaga ega bo'lgan odamlar bunday uskunani yer yuzida qo'llash imkoniyatlarini anglab etishlari vaqt masalasi edi (shuning uchun radar tarixi birinchi marta erdan foydalanish uchun mo'ljallangan teleskop tarixiga qarama-qarshidir). . Va bunday tushunchaning ehtimoli ortdi, chunki radio sayyora bo'ylab tobora ko'proq tarqaldi va ko'proq odamlar yaqin atrofdagi kemalar, samolyotlar va boshqa yirik ob'ektlardan kelayotgan shovqinlarni payqashdi. Atmosferaning yuqori tovushlarini aniqlash texnologiyalari haqidagi bilimlar ikkinchi davrda tarqaldi (1932-1933), olimlar turli Arktika stantsiyalaridan ionosfera xaritasini tuzganlarida. Ko'p o'tmay, Britaniya, AQSh, Germaniya, Italiya, SSSR va boshqa mamlakatlardagi jamoalar o'zlarining eng oddiy radar tizimlarini ishlab chiqdilar.
1935 yilgi radar bilan
Keyin urush boshlandi va radarlarning mamlakatlar uchun ahamiyati va ularni rivojlantirish uchun resurslar keskin oshdi. Qo'shma Shtatlarda bu manbalar 1940 yilda MITda tashkil etilgan yangi tashkilot atrofida to'plangan. (xorijiy ayg'oqchilarni yo'ldan ozdirish va radioaktivlik laboratoriyada o'rganilayotgandek taassurot qoldirish uchun u shunday nomlangan - o'sha paytda atom bombalariga kam odam ishonar edi). Manxetten loyihasi kabi mashhur bo'lmagan Rad Lab loyihasi Amerika Qo'shma Shtatlarining barcha burchaklaridan teng darajada taniqli va iste'dodli fiziklarni o'z saflariga jalb qildi. Laboratoriyaning birinchi xodimlaridan besh nafari (shu jumladan и ) keyinchalik Nobel mukofotlarini oldi. Urush oxiriga kelib laboratoriyada 500 ga yaqin fan doktorlari, olimlar va muhandislar, jami 4000 kishi ishlagan. Yarim million dollar - butun ENIAC byudjeti bilan taqqoslanadigan - faqat Radiatsiya laboratoriyasi seriyasiga sarflangan, bu urush paytida laboratoriyadan olingan barcha bilimlarning yigirma etti jildli rekordidir (garchi AQSh hukumatining radar texnologiyasiga sarflagan xarajatlari cheklanmagan edi. Rad Lab byudjetiga; urush paytida hukumat uch milliard dollarlik radarlar sotib oldi).
Rad laboratoriyasi joylashgan MIT 20-bino
Rad Lab tadqiqotining asosiy yo‘nalishlaridan biri yuqori chastotali radar edi. Dastlabki radarlar metr bilan o'lchanadigan to'lqin uzunliklaridan foydalangan. Ammo to'lqin uzunligi santimetrda o'lchanadigan yuqori chastotali nurlar - mikroto'lqinlar - yanada ixcham antennalarga ruxsat berdi va uzoq masofalarga kamroq tarqalib, diapazon va aniqlikda katta afzalliklarni va'da qildi. Mikroto'lqinli radarlar samolyotning burniga sig'ishi va suv osti kemasi periskopining o'lchamidagi narsalarni aniqlashi mumkin edi.
Bu muammoni birinchi bo'lib Birmingem universitetining britaniyalik fiziklar jamoasi hal qildi. 1940 yilda ular ishlab chiqilgan "Elektromagnit "hushtak" kabi ishlagan, elektr tokining tasodifiy zarbasini kuchli va aniq sozlangan mikroto'lqinli nurga aylantirgan. Ushbu mikroto'lqinli uzatuvchi eng yaqin raqobatchisidan ming marta kuchliroq edi; amaliy yuqori chastotali radar uzatgichlariga yo'l ochdi. Biroq, unga hamroh, yuqori chastotalarni aniqlay oladigan qabul qiluvchi kerak edi. Va bu erda biz yarimo'tkazgichlar tarixiga qaytamiz.
Magnetron kesma
Mushukning mo'ylovining ikkinchi kelishi
Vakuum naychalari mikroto'lqinli radar signallarini qabul qilish uchun umuman mos emasligi ma'lum bo'ldi. Issiq katod va sovuq anod orasidagi bo'shliq sig'im hosil qiladi, bu kontaktlarning zanglashiga olib keladi yuqori chastotalarda ishlashdan bosh tortadi. Yuqori chastotali radar uchun mavjud bo'lgan eng yaxshi texnologiya eski uslub edi ""- yarimo'tkazgich kristaliga bosilgan kichik sim. Buni bir necha kishi mustaqil ravishda kashf etdi, ammo bizning hikoyamizga eng yaqin narsa bu Nyu-Jersida sodir bo'lgan voqea.
1938 yilda Bell Labs dengiz floti bilan 40 sm diapazonda yong'inni nazorat qilish radarini ishlab chiqish uchun shartnoma tuzdi - rezonansdan oldingi magnetron davridagi mavjud radarlarga qaraganda ancha qisqaroq va shuning uchun chastotasi yuqori. Asosiy tadqiqot ishi Staten orolining janubidagi Holmdeldagi laboratoriyalar bo'limiga o'tdi. Tadqiqotchilar yuqori chastotali qabul qilgich uchun nima kerakligini aniqlashlari uchun ko‘p vaqt o‘tmadi va ko‘p o‘tmay muhandis Jorj Sautvort Manxettendagi radio do‘konlarini eski mushuk mo‘ylovli detektorlarni qidirib topdi. Kutilganidek, u chiroq detektoriga qaraganda ancha yaxshi ishladi, lekin u beqaror edi. Shunday qilib, Sautvort Rassell Ohl ismli elektrokimyogarni qidirib topdi va undan bir nuqtali kristall detektor javobining bir xilligini yaxshilashga harakat qilishni so'radi.
Ol texnika rivojlanishini o'z taqdiri deb biladigan va kelajakka oid tasavvurlar bilan davriy tushunchalar haqida gapiradigan juda o'ziga xos shaxs edi. Misol uchun, u 1939 yilda u silikon kuchaytirgichning kelajakdagi ixtirosi haqida bilgani, ammo taqdir boshqa odam tomonidan ixtiro qilinishini aytdi. O'nlab variantlarni o'rganib chiqqandan so'ng, u Southworth qabul qiluvchilari uchun eng yaxshi modda sifatida silikonga qaror qildi. Muammo uning elektr xususiyatlarini nazorat qilish uchun materialning tarkibini nazorat qilish qobiliyati edi. O'sha paytda sanoat kremniy quymalari keng tarqalgan edi, ular po'lat tegirmonlarida ishlatilgan, ammo bunday ishlab chiqarishda, aytaylik, kremniy tarkibidagi 1% fosfor miqdori hech kimni bezovta qilmagan. Ol bir nechta metallurglarning yordamiga murojaat qilib, ilgari mumkin bo'lganidan ancha toza blankalarni olishga kirishdi.
Ular ishlaganlarida, ular kristallarining ba'zilari oqimni bir yo'nalishda, boshqalari esa boshqa yo'nalishda to'g'rilashini aniqladilar. Ularni "n-tipi" va "p-tipi" deb atashgan. Keyingi tahlillar shuni ko'rsatdiki, har xil turdagi aralashmalar bu turlarga javobgardir. Kremniy davriy jadvalning to'rtinchi ustunida joylashgan, ya'ni uning tashqi qobig'ida to'rtta elektron mavjud. Sof kremniy bo'shlig'ida bu elektronlarning har biri qo'shni bilan birlashadi. Uchinchi ustundagi aralashmalar, aytaylik, bitta kamroq elektronga ega bo'lgan bor, kristaldagi oqim harakati uchun qo'shimcha bo'shliqni yaratdi. Natijada p-tipli yarimo'tkazgich (musbat zaryadlarning ko'pligi bilan) paydo bo'ldi. Beshinchi ustunning elementlari, masalan, fosfor, oqim o'tkazish uchun qo'shimcha erkin elektronlarni ta'minladi va n-tipli yarim o'tkazgich olindi.
Kremniyning kristall tuzilishi
Bu tadqiqotlarning barchasi juda qiziq edi, ammo 1940 yilga kelib Sautvort va Ohl yuqori chastotali radarning ishchi prototipini yaratishga yaqinroq bo'lmadi. Shu bilan birga, Britaniya hukumati magnetron uzatgichlari bilan tandemda ishlaydigan ishlab chiqarishga tayyor mikroto'lqinli detektorlarni yaratgan Luftwaffe tomonidan yaqinlashib kelayotgan tahdid tufayli darhol amaliy natijalarni talab qildi.
Biroq, texnologik taraqqiyot muvozanati tez orada Atlantikaning g'arbiy tomoniga to'g'ri keladi. Cherchill Buyuk Britaniyaning barcha texnik sirlarini amerikaliklarga urushga kirishidan oldin ochishga qaror qildi (chunki u bu baribir sodir bo'lishini taxmin qilgan edi). U ma'lumotlarning tarqalishi xavfiga arziydi, deb hisobladi, chunki o'shandan beri Qo'shma Shtatlarning barcha sanoat imkoniyatlari atom qurollari va radarlar kabi muammolarni hal qilishga sarflanadi. Britaniya fan va texnologiya missiyasi (yaxshiroq nomi bilan mashhur ) 1940 yil sentyabr oyida Vashingtonga keldi va o'zining yukiga texnologik mo''jizalar ko'rinishidagi sovg'a olib keldi.
Rezonansli magnetronning aql bovar qilmaydigan kuchi va uning signalini qabul qilishda Britaniya kristalli detektorlarining samaradorligi yuqori chastotali radarning asosi sifatida yarimo'tkazgichlar bo'yicha Amerika tadqiqotlarini jonlantirdi. Ayniqsa, materialshunoslikda ko‘p ish qilish kerak edi. Talabni qondirish uchun yarimo'tkazgich kristallari "millionlab ishlab chiqarilishi kerak edi, bu ilgari mumkin bo'lganidan ancha ko'p. Rektifikatsiyani yaxshilash, zarba sezgirligini va yonish darajasini pasaytirish va kristallarning turli partiyalari orasidagi o'zgarishlarni minimallashtirish kerak edi.
Silikon nuqta kontaktli rektifikator
Rad Laboratoriyasi yarimo'tkazgich kristallarining xususiyatlarini o'rganish va qabul qiluvchining qimmatli xususiyatlarini maksimal darajada oshirish uchun ularni qanday o'zgartirish mumkinligini o'rganish uchun yangi tadqiqot bo'limlarini ochdi. Eng istiqbolli materiallar kremniy va germaniy edi, shuning uchun Rad Laboratoriyasi uni xavfsiz o'ynashga qaror qildi va ikkalasini ham o'rganish uchun parallel dasturlarni ishga tushirdi: Pensilvaniya universitetida kremniy va Purduedagi germaniy. Bell, Westinghouse, Du Pont va Sylvania kabi sanoat gigantlari o'zlarining yarimo'tkazgichlar bo'yicha tadqiqot dasturlarini boshladilar va kristall detektorlar uchun yangi ishlab chiqarish quvvatlarini ishlab chiqishni boshladilar.
Birgalikdagi sa'y-harakatlar natijasida kremniy va germaniy kristallarining tozaligi boshida 99% dan 99,999% gacha, ya'ni 100 000 atomga bitta nopoklik zarrachasiga ko'tarildi. Bu jarayonda bir qator olimlar va muhandislar germaniy va kremniyning mavhum xossalari bilan yaqindan tanishdilar va ularni boshqarish texnologiyalari: eritish, kristallarni o‘stirish, zarur aralashmalarni (masalan, o‘tkazuvchanlikni oshiruvchi bor) qo‘shish bilan yaqindan tanishdilar.
Va keyin urush tugadi. Radarga bo'lgan talab yo'qoldi, ammo urush paytida olingan bilim va ko'nikmalar saqlanib qoldi va qattiq holatdagi kuchaytirgich orzusi unutilmadi. Endi poyga shunday kuchaytirgichni yaratish edi. Va kamida uchta jamoa bu sovrinni qo'lga kiritish uchun yaxshi holatda edi.
G'arbiy Lafayette
Birinchisi, Karl Lark-Horowitz ismli avstriyalik fizik boshchiligidagi Purdue universiteti guruhi edi. U o'zining iste'dodi va ta'siri bilan universitetning fizika bo'limini yolg'izlikdan olib chiqdi va Rad Laboratoriyasining o'z laboratoriyasini germaniy tadqiqotini ishonib topshirish qaroriga ta'sir qildi.
1947 yilda Karl Lark-Horowitz, markazda, quvur tutgan
1940-yillarning boshlariga kelib, kremniy radar rektifikatorlari uchun eng yaxshi material deb hisoblangan, ammo davriy jadvalda uning ostidagi material ham keyingi o'rganishga loyiq ko'rinardi. Germanium past erish nuqtasi tufayli amaliy afzalliklarga ega edi, bu esa u bilan ishlashni osonlashtirdi: taxminan 940 daraja, kremniy uchun 1400 daraja (deyarli po'lat bilan bir xil). Yuqori erish nuqtasi tufayli eritilgan kremniyga oqib chiqmaydigan, uni ifloslantiradigan bo'shliqni tayyorlash juda qiyin edi.
Shuning uchun Lark-Horowitz va uning hamkasblari butun urush davomida germaniyning kimyoviy, elektr va fizik xususiyatlarini o'rganishga sarfladilar. Eng muhim to'siq "teskari kuchlanish" edi: germaniy rektifikatorlari, juda past kuchlanishda, oqimni to'g'rilashni to'xtatdi va uning teskari yo'nalishda oqishiga imkon berdi. Teskari oqim zarbasi radarning qolgan qismlarini yoqib yubordi. Lark-Horowitzning aspirantlaridan biri Seymur Benzer bu muammoni bir yildan ko'proq vaqt davomida o'rganib chiqdi va nihoyat, yuzlab voltgacha bo'lgan kuchlanishlarda teskari impulslarni to'xtatuvchi qalay asosidagi qo'shimchani ishlab chiqdi. Ko'p o'tmay, Western Electric, Bell Labsning ishlab chiqarish bo'limi harbiy maqsadlarda foydalanish uchun Benzer rektifikatorlarini chiqara boshladi.
Purdueda germaniyni o'rganish urushdan keyin ham davom etdi. 1947 yil iyun oyida Benzer, allaqachon professor, g'ayrioddiy anomaliya haqida xabar berdi: ba'zi tajribalarda germaniy kristallarida yuqori chastotali tebranishlar paydo bo'ldi. Va uning hamkasbi Ralf Bray urush paytida boshlangan loyihada "hajmli qarshilik" ni o'rganishni davom ettirdi. Ovoz qarshiligi rektifikatorning aloqa nuqtasida germaniy kristalida elektr tokining qanday oqishini tasvirlab berdi. Bray yuqori kuchlanishli impulslar n-tipli germaniyning bu oqimlarga chidamliligini sezilarli darajada kamaytirishini aniqladi. O'zi bilmagan holda, atalmishning guvohi bo'ldi. "ozchilik" zaryad tashuvchilar. N tipidagi yarimo'tkazgichlarda ortiqcha manfiy zaryad ko'pchilik zaryad tashuvchisi bo'lib xizmat qiladi, lekin musbat "teshiklar" ham tokni o'tkazishi mumkin va bu holda, yuqori voltli impulslar germaniy strukturasida teshiklarni hosil qilib, ozchilik zaryad tashuvchilarning paydo bo'lishiga olib keladi. .
Bray va Benzer germaniy kuchaytirgichga o'zlari ham o'zlari bilmagan holda hayratlanarli darajada yaqinlashdilar. Benzer 1948 yil yanvar oyida o'tkazilgan konferentsiyada Bell Labs olimi Uolter Bratteynni u bilan hajmli tortishishlarni muhokama qilish uchun ushlab oldi. U Brattainga oqim o'tkaza oladigan birinchi kontaktning yoniga boshqa nuqta kontaktini qo'yishni taklif qildi va keyin ular sirt ostida nima sodir bo'layotganini tushunishlari mumkin. Brattain jimgina bu taklifga rozi bo'ldi va ketdi. Ko'rib turganimizdek, u bunday tajriba nimani ochib berishi mumkinligini juda yaxshi bilardi.
Oney-sous-Bois
Purdue guruhi tranzistorga sakrash uchun texnologiya va nazariy asosga ega edi. Ammo ular tasodifan bunga qoqilishlari mumkin edi. Ular yangi turdagi qurilmani izlash bilan emas, balki materialning fizik xususiyatlari bilan qiziqdilar. Olmoniyadan ikki sobiq radar tadqiqotchisi Geynrix Uelker va Gerbert Matarening maqsadi sanoat yarimo'tkazgich qurilmalarini yaratish bo'lgan guruhni boshqargan Aunes-sous-Boisda (Frantsiya) juda boshqacha vaziyat hukm surdi.
Uelker avvaliga mashhur nazariyotchi Arnold Sommerfeld tomonidan boshqariladigan Myunxen universitetida fizikani o‘qigan, so‘ngra dars bergan. 1940 yildan boshlab u sof nazariy yo'lni tark etdi va Luftwaffe uchun radar ustida ishlay boshladi. Mathare (asli belgiyalik) Aaxenda o'sgan va u erda fizikani o'rgangan. 1939 yilda nemis radiogiganti Telefunkenning tadqiqot bo'limiga qo'shildi. Urush paytida u Ittifoqchilarning havo hujumlaridan qochish uchun o'z ishini Berlin sharqidan Sileziyadagi abbeyga ko'chirdi, so'ngra ilgarilab borayotgan Qizil Armiyadan qochish uchun g'arbga qaytib, oxir-oqibat Amerika armiyasi qo'liga o'tdi.
Gitlerga qarshi koalitsiyadagi raqiblari singari, nemislar 1940-yillarning boshlarida kristall detektorlar radar uchun ideal qabul qiluvchilar ekanligini va kremniy va germaniy ularni yaratish uchun eng istiqbolli materiallar ekanligini bilishgan. Mathare va Welker urush paytida ushbu materiallardan rektifikatorlarda samarali foydalanishni yaxshilashga harakat qilishdi. Urushdan keyin ikkalasi ham harbiy ishlari bo'yicha vaqti-vaqti bilan so'roqqa tutilgan va oxir-oqibat 1946 yilda frantsuz razvedkasidan Parijga taklifnoma olgan.
Westinghousening frantsuz bo'linmasi Compagnie des Freins & Signaux ("tormoz va signallar kompaniyasi") qattiq jismli rektifikatorlarni yaratish uchun frantsuz telefon idorasidan shartnoma oldi va ularga yordam berish uchun nemis olimlarini qidirdi. Yaqinda dushmanlarning bunday ittifoqi g'alati tuyulishi mumkin, ammo bu kelishuv ikkala tomon uchun ham juda qulay bo'lib chiqdi. 1940 yilda mag'lubiyatga uchragan frantsuzlar yarim o'tkazgichlar sohasida bilim olish qobiliyatiga ega emas edilar va ular nemislarning mahoratiga juda muhtoj edilar. Nemislar bosib olingan va urush bo'lgan mamlakatda hech qanday yuqori texnologiyali sohalarda rivojlanishni amalga oshira olmadilar, shuning uchun ular ishlashni davom ettirish imkoniyatidan sakrab chiqdilar.
Uelker va Mathare Parijning Ones-sous-Bois chekkasida joylashgan ikki qavatli uyda shtab-kvartirani tashkil qilishdi va texniklar jamoasi yordamida 1947 yil oxiriga kelib germaniy rektifikatorlarini muvaffaqiyatli ishga tushirishdi. Keyin ular jiddiyroq ishga kirishdilar. Sovrinlar: Uelker supero'tkazgichlarga, Mathare esa kuchaytirgichlarga bo'lgan qiziqishiga qaytdi.
Gerbert Matar 1950 yilda
Urush paytida Mathare kontaktlarning zanglashini kamaytirish uchun ikki nuqtali kontaktli rektifikatorlar - "duodeodlar" bilan tajriba o'tkazdi. U tajribalarini davom ettirdi va tez orada birinchisidan metrning 1/100 milliondan bir qismida joylashgan ikkinchi mushuk mo‘ylovi ba’zan birinchi mo‘ylovdan o‘tayotgan oqimni modulyatsiya qilishi mumkinligini aniqladi. U juda foydasiz bo'lsa ham, qattiq holat kuchaytirgichni yaratdi. Ishonchliroq ishlashga erishish uchun u urush paytida germaniy kristallari bilan ishlashda katta tajribaga ega bo'lgan Welkerga murojaat qildi. Welker jamoasi germaniy kristallarining kattaroq va toza namunalarini ko'paytirdi va materialning sifati yaxshilanganligi sababli, Mathare nuqtali aloqa kuchaytirgichlari 1948 yil iyuniga kelib ishonchli bo'ldi.
Germaniy bilan ikkita aloqa nuqtasi bo'lgan Mathare sxemasiga asoslangan "tranzistron" ning rentgen tasviri
Mathare hatto sodir bo'layotgan voqealarning nazariy modeliga ega edi: u ikkinchi kontakt germaniyda teshiklar hosil qilib, birinchi kontakt orqali oqimning o'tishini tezlashtirib, ozchilikning zaryad tashuvchilari bilan ta'minlanishiga ishondi. Uelker u bilan rozi bo'lmadi va nima sodir bo'layotgani qandaydir dala effektiga bog'liq deb hisobladi. Biroq, ular qurilma yoki nazariyani ishlab chiqishdan oldin, ular olti oy oldin bir guruh amerikaliklar aynan bir xil kontseptsiyani - ikki nuqtali kontaktli germaniy kuchaytirgichni ishlab chiqqanini bilib oldilar.
Murray Xill
Urush oxirida Mervin Kelli Bill Shokli boshchiligidagi Bell Laboratoriyasining yarimo'tkazgich tadqiqot guruhini isloh qildi. Loyiha o'sdi, ko'proq mablag' oldi va Manxettendagi asl laboratoriya binosidan Nyu-Jersi shtatidagi Murray Xilldagi kengayayotgan kampusga ko'chdi.
Murray Hill kampusi, taxminan. 1960 yil
Ilg'or yarimo'tkazgichlar bilan tanishish uchun (urush paytida operatsion tadqiqotlar bilan shug'ullanganidan keyin) Shokli 1945 yil bahorida Rassell Ohlning Holmdel laboratoriyasiga tashrif buyurdi. Ohl urush yillarini kremniy ustida ishladi va vaqtni behuda sarfladi. U Shokliga o'zi ishlab chiqqan qo'pol kuchaytirgichni ko'rsatdi va uni "to'xtatish" deb atadi. U silikon nuqta kontaktli rektifikatorni oldi va u orqali batareyadan oqim yubordi. Ko'rinishidan, akkumulyatordan issiqlik aloqa nuqtasi bo'ylab qarshilikni pasaytirdi va rektifikatorni kiruvchi radio signallarini dinamikni quvvatlantirish uchun etarlicha kuchli zanjirga uzata oladigan kuchaytirgichga aylantirdi.
Ta'sir qo'pol va ishonchsiz edi, tijoratlashtirish uchun yaroqsiz edi. Shu bilan birga, Shoklining yarimo'tkazgichli kuchaytirgichni yaratish mumkinligi va bu qattiq jismli elektronika sohasidagi tadqiqotlar uchun ustuvor yo'nalish bo'lishi kerakligi haqidagi fikrini tasdiqlash uchun etarli edi. Shuningdek, Ola jamoasi bilan bo'lgan ushbu uchrashuv Shoklini birinchi navbatda kremniy va germaniyni o'rganish kerakligiga ishontirdi. Ular jozibali elektr xususiyatlarini namoyish etdilar va Ohlning hamkor metallurglari Jek Skaff va Genri Terer urush davrida bu kristallarni o'stirish, tozalash va doping qilishda ajoyib muvaffaqiyatlarga erishdilar va boshqa yarim o'tkazgichlar uchun mavjud bo'lgan barcha texnologiyalarni ortda qoldirdilar. Shokli guruhi urushdan oldingi mis oksidi kuchaytirgichlariga boshqa vaqt sarflamoqchi emas edi.
Kellining yordami bilan Shokli yangi jamoa yig'ishni boshladi. Asosiy o'yinchilar qatoriga Shokliga qattiq holat kuchaytirgichni yaratishda birinchi urinishida yordam bergan Uolter Bratten va Bell Laboratoriyasining yangi xodimi bo'lgan yosh fizik Jon Bardin kiradi. Bardin, ehtimol, jamoaning har qanday a'zosi qattiq jism fizikasi bo'yicha eng keng bilimga ega edi - uning dissertatsiyasi natriy metalining tuzilishidagi elektronlarning energiya darajalarini tasvirlab berdi. U, shuningdek, Atanasov va Brattain kabi Jon Hasbrouck Van Vleckning yana bir protejesi edi.
Va Atanasov singari, Bardin va Shoklining dissertatsiyalari juda murakkab hisob-kitoblarni talab qildi. Ular Monroning ish stoli kalkulyatori yordamida materiallarning energiya strukturasini hisoblash uchun Alan Uilson tomonidan aniqlangan yarimo'tkazgichlarning kvant mexanik nazariyasini qo'llashlari kerak edi. Tranzistorni yaratishga yordam berish orqali ular, aslida, kelajakdagi aspirantlarni bunday ishlardan qutqarishga hissa qo'shdilar.
Shoklining qattiq holat kuchaytirgichiga birinchi yondashuvi keyinchalik "deb nomlangan narsaga tayangan.". U metall plitani n-tipli yarim o'tkazgichga (ortiqcha manfiy zaryad bilan) osib qo'ydi. Plitaga musbat zaryadni qo'llash ortiqcha elektronlarni kristall yuzasiga tortib, elektr tokining osongina o'tishi mumkin bo'lgan manfiy zaryadlar daryosini yaratdi. Kuchaytirilgan signal (gofretdagi zaryad darajasi bilan ifodalanadi) shu tarzda asosiy kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin (yarim o'tkazgich yuzasi bo'ylab o'tadi). Ushbu sxemaning samaradorligi unga fizika bo'yicha nazariy bilimlari bilan taklif qilingan. Ammo, ko'plab tajribalar va tajribalarga qaramay, sxema hech qachon ishlamadi.
1946 yil martiga kelib Bardin buning sababini tushuntirib beradigan yaxshi ishlab chiqilgan nazariyani yaratdi: kvant darajasidagi yarimo'tkazgichning yuzasi uning ichki qismidan boshqacha harakat qiladi. Sirtga tortilgan manfiy zaryadlar "sirt holatida" ushlanib qoladi va elektr maydonini plastinkaga materialga o'tishiga to'sqinlik qiladi. Jamoaning qolgan qismi ushbu tahlilni jozibador deb topdi va uchta yo'nalish bo'yicha yangi tadqiqot dasturini ishga tushirdi:
- Yuzaki holatlar mavjudligini isbotlang.
- Ularning xususiyatlarini o'rganing.
- Ularni qanday mag'lub etishni va buni amalga oshirishni aniqlang .
Bir yarim yil davom etgan tadqiqot va tajribalardan so‘ng, 17-yil 1947-noyabrda Brattain katta muvaffaqiyatga erishdi. U ion bilan to'ldirilgan suyuqlikni, masalan, suvni gofret va yarim o'tkazgich orasiga qo'ysa, gofretdan chiqadigan elektr maydoni ionlarni yarim o'tkazgich tomon itarishini va ular sirt holatlarida tutilgan zaryadlarni neytrallashini aniqladi. Endi u gofretdagi zaryadni o'zgartirib, kremniy parchasining elektr harakatini boshqarishi mumkin edi. Bu muvaffaqiyat Bardinga kuchaytirgichni yaratishda yangi yondashuv haqida fikr berdi: rektifikatorning aloqa nuqtasini elektrolitli suv bilan o'rab oling, so'ngra sirt sharoitlarini nazorat qilish uchun suvda ikkinchi simdan foydalaning va shu bilan asosiy elektr o'tkazuvchanlik darajasini nazorat qiling. aloqa. Shunday qilib, Bardin va Brattain marraga etib kelishdi.
Bardinning g'oyasi ishladi, lekin kuchaytirish kuchsiz edi va inson qulog'iga etib bo'lmaydigan juda past chastotalarda ishladi - shuning uchun u telefon yoki radio kuchaytirgich sifatida foydasiz edi. Bardin Purdueda ishlab chiqarilgan teskari kuchlanishga chidamli germaniyga o'tishni taklif qildi va uning yuzasida kamroq zaryadlar to'planishiga ishondi. To'satdan ular kuchli o'sishni oldilar, ammo kutilganidan teskari yo'nalishda. Ular ozchilik tashuvchi effektini kashf etdilar - kutilgan elektronlar o'rniga germaniy orqali o'tadigan oqim elektrolitdan keladigan teshiklar orqali kuchaytirildi. Elektrolitdagi simdagi oqim n-tipli germaniy yuzasida p-tipli qatlamni (ortiqcha musbat zaryadlar hududi) yaratdi.
Keyingi tajribalar shuni ko'rsatdiki, elektrolitlar umuman kerak emas: oddiygina ikkita aloqa nuqtasini germaniy yuzasiga yaqin qo'yish orqali ularning biridan tokni boshqasiga o'zgartirish mumkin edi. Ularni iloji boricha yaqinlashtirish uchun Brattain oltin folga bo'lagini uchburchak plastmassa bo'lagiga o'rab oldi va keyin folga oxirida ehtiyotkorlik bilan kesib tashladi. Keyin, bahor yordamida, u uchburchakni germaniyga bosdi, buning natijasida kesmaning ikki qirrasi uning yuzasiga 0,05 mm masofada tegdi. Bu Bell Labs tranzistor prototipiga o'ziga xos ko'rinish berdi:
Brattain va Bardeen tranzistorlari prototipi
Mathare va Welkerning qurilmasi kabi, u, qoida tariqasida, klassik "mushukning mo'ylovi" edi, faqat bitta o'rniga ikkita aloqa nuqtasi bo'lgan. 16-dekabrda u quvvat va kuchlanishning sezilarli o'sishini va eshitiladigan diapazonda 1000 Gts chastotani hosil qildi. Bir hafta o'tgach, kichik yaxshilanishlardan so'ng, Bardin va Brattain kuchlanishni 100 baravarga va quvvatni 40 barobarga oshirdi va Bell direktorlariga ularning qurilmasi ovozli nutq ishlab chiqarishi mumkinligini ko'rsatdi. Qattiq jismni ishlab chiqish bo'yicha guruhning yana bir a'zosi Jon Pirs "tranzistor" atamasini Bellning mis oksidi rektifikatori - varistor nomidan keyin kiritdi.
Keyingi olti oy davomida laboratoriya yangi ijodni sir tutdi. Rahbariyat tranzistorni boshqa hech kim qo'lga kiritmasdan oldin uni tijoratlashtirishni boshlashga ishonch hosil qilishni xohladi. 30-yil 1948-iyun kuni Uelker va Matharening o‘lmaslik haqidagi orzularini puchga chiqarish uchun matbuot anjumani o‘tkazilishi rejalashtirilgan edi. Ayni paytda yarimo'tkazgichlar tadqiqot guruhi jimgina qulab tushdi. Bardin va Brattenning yutuqlari haqida eshitgach, ularning xo'jayini Bill Shokli o'zi uchun barcha sharafni olish uchun ishlay boshladi. Garchi u faqat kuzatuv rolini o'ynagan bo'lsa-da, Shokli ommaviy taqdimotda teng, ko'p bo'lmasa ham, oshkoralikka erishdi - bu uning laboratoriya skameykasi yonida, aksiyaning qalin qismida tasvirlangan fotosuratida ko'rinib turibdi:
1948 yilgi reklama surati - Bardin, Shokli va Bratten
Biroq, Shokli uchun bir xil shon-sharaf etarli emas edi. Bell Laboratoriyalaridan tashqarida hech kim tranzistor haqida bilishdan oldin, u uni o'zi uchun qayta ixtiro qilish bilan band edi. Va bu ko'plab qayta ixtirolarning birinchisi edi.
Yana nimani o'qish kerak
- Robert Buderi, dunyoni o'zgartirgan ixtiro (1996)
- Maykl Riordan, "How Europe missed the tranzistor", IEEE Spectrum (1 yil 2005 noyabr)
- Maykl Riordan va Lillian Xoddeson, Kristal olov (1997)
- Armand Van Dormael, "Fransuz" tranzistori, (1994)
Manba: www.habr.com