چه کسی و در چه سالی ترانزیستور را اختراع کرد. اولین ترانزیستور: تاریخ و تاریخچه اختراع، اصل عملکرد، هدف و کاربرد. کاوش بیشتر در شاکلی

یکی از مهم ترین اختراعات قرن بیستم به شمار می رود اختراع ترانزیستور، که جایگزین لامپ های الکترونیکی شد.

برای مدت طولانی، لامپ ها تنها جزء فعال همه دستگاه های الکترونیکی بودند، اگرچه معایب زیادی داشتند. اول از همه، اینها مصرف انرژی بالا، ابعاد بزرگ، عمر مفید کوتاه و مقاومت مکانیکی کم هستند. این کاستی‌ها با پیشرفت و پیچیده‌تر شدن تجهیزات الکترونیکی بیشتر و شدیدتر احساس می‌شد.

یک انقلاب انقلابی در مهندسی رادیو زمانی رخ داد که لامپ های منسوخ با دستگاه های تقویت کننده نیمه هادی - ترانزیستورها، بدون تمام کاستی های ذکر شده جایگزین شدند.

اولین ترانزیستور قابل کار در سال 1947 به لطف تلاش کارکنان شرکت آمریکایی Bell Telephone Laboratories متولد شد. نام آنها اکنون برای همه جهان شناخته شده است. اینها دانشمندان هستند - فیزیکدانان W. Shockley، D. Bardeen و W. Braiten. قبلاً در سال 1956، برای این اختراع، هر سه جایزه نوبل فیزیک را دریافت کردند.

اما، مانند بسیاری از اختراعات بزرگ، ترانزیستور بلافاصله مورد توجه قرار نگرفت. تنها یک روزنامه آمریکایی اشاره کرد که آزمایشگاه تلفن بل دستگاهی را به نام ترانزیستور ساخته است. همچنین در آنجا گفته شد که می توان از آن در برخی از زمینه های مهندسی برق به جای لوله های خلاء استفاده کرد.

ترانزیستور نشان داده شده به شکل یک استوانه فلزی کوچک به طول 13 میلی متر بود و در گیرنده ای که لوله های خلاء نداشت نشان داده شد. علاوه بر این، این شرکت اطمینان داد که این دستگاه نه تنها برای تقویت، بلکه برای تولید یا تبدیل سیگنال الکتریکی نیز قابل استفاده است.

برنج. 1. اولین ترانزیستور

برنج. 2. جان باردین، ویلیام شاکلی و والتر براتین. برای همکاری در توسعه اولین ترانزیستور عملیاتی جهان در سال 1948، آنها جایزه نوبل 1956 را به اشتراک گذاشتند.

اما امکانات ترانزیستور، در واقع، بسیاری از اکتشافات بزرگ دیگر، بلافاصله درک و قدردانی نشد. بل برای برانگیختن علاقه به دستگاه جدید، آن را به شدت در سمینارها و مقالات تبلیغ کرد و مجوز تولید آن را به هرکسی که آن را می‌خواست ارائه کرد.

تولیدکنندگان لامپ های الکترونیکی رقیب جدی در ترانزیستور نمی دیدند، زیرا غیرممکن بود که فوراً، در یک لحظه، از تاریخ سی ساله تولید لامپ های چند صد طرحی و سرمایه گذاری های چند میلیون دلاری در آنها کاسته شود. توسعه و تولید. بنابراین، ترانزیستور به این سرعت وارد الکترونیک نشد، زیرا دوران لوله های خلاء همچنان ادامه داشت.

برنج. 3. ترانزیستور و لوله خلاء

اولین قدم ها به سمت نیمه هادی ها

از زمان های قدیم، دو نوع ماده در مهندسی برق مورد استفاده قرار گرفته است - هادی ها و دی الکتریک ها (عایق). توانایی هدایت جریان توسط فلزات، محلول های نمک و برخی گازها وجود دارد. این توانایی به دلیل حضور در هادی حامل های بار آزاد - الکترون ها است. در رساناها، الکترون ها به راحتی از یک اتم جدا می شوند، اما فلزاتی که مقاومت کمی دارند (مس، آلومینیوم، نقره، طلا) برای انتقال انرژی الکتریکی مناسب هستند.

عایق ها موادی با مقاومت بالا هستند که در آنها الکترون ها بسیار محکم به اتم متصل می شوند. اینها پرسلن، شیشه، لاستیک، سرامیک، پلاستیک هستند. بنابراین در این مواد هیچ بار رایگان وجود ندارد و این بدان معناست که جریان الکتریکی وجود ندارد.

در اینجا مناسب است فرمول کتاب های درسی فیزیک را یادآوری کنیم که جریان الکتریکی حرکت مستقیم ذرات باردار الکتریکی تحت تأثیر میدان الکتریکی است. در عایق ها، به سادگی چیزی برای حرکت در اثر میدان الکتریکی وجود ندارد.

با این حال، در فرآیند مطالعه پدیده های الکتریکی در مواد مختلف، برخی از محققان موفق به "احساس" اثرات نیمه هادی شدند. به عنوان مثال، اولین آشکارساز کریستال (دیود) در سال 1874 توسط فیزیکدان آلمانی کارل فردیناند براون بر اساس تماس سرب و پیریت ایجاد شد. (پیریت یک پیریت آهنی است که وقتی به صندلی راحتی برخورد می کند جرقه ای زده می شود و به همین دلیل نام خود را از یونانی "عید" - آتش گرفته است). بعداً این آشکارساز با موفقیت جایگزین coherer در اولین گیرنده ها شد که حساسیت آنها را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

در سال 1907، Beddecker، با بررسی رسانایی یدید مس، دریافت که رسانایی آن در حضور مخلوطی از ید، 24 برابر افزایش می یابد، اگرچه ید خود یک رسانا نیست. اما همه اینها اکتشافات تصادفی بود که نمی شد توجیه علمی داشت. مطالعه سیستماتیک نیمه هادی ها تنها در سال های 1920-1930 آغاز شد.

در روزهای اولیه ترانزیستورها، نیمه هادی اصلی ژرمانیوم (Ge) بود. از نظر مصرف انرژی، بسیار مقرون به صرفه است، ولتاژ باز کردن قفل اتصال pn آن تنها 0.1 ... 0.3 ولت است، اما بسیاری از پارامترها ناپایدار هستند، بنابراین سیلیکون (Si) جایگزین آن شد.

دمایی که ترانزیستورهای ژرمانیوم در آن کار می کنند بیش از 60 درجه نیست، در حالی که ترانزیستورهای سیلیکونی می توانند در دمای 150 به کار خود ادامه دهند.

علاوه بر این، ذخایر سیلیکون (ماسه معمولی در ساحل) در طبیعت نامحدود است و فناوری تصفیه و پردازش آن ساده‌تر و ارزان‌تر از عنصر کمیاب ژرمانیوم در طبیعت است. اولین ترانزیستور سیلیکونی اندکی پس از اولین ترانزیستور ژرمانیومی در سال 1954 ظاهر شد. این رویداد حتی باعث به وجود آمدن نام جدید "عصر سیلیکون" شد که نباید با عصر حجر اشتباه شود!

برنج. 4. تکامل ترانزیستورها

ریزپردازنده ها و نیمه هادی ها. غروب عصر سیلیکون

آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا اخیراً تقریباً همه رایانه ها چند هسته ای شده اند؟ اصطلاحات دو هسته ای یا چهار هسته ای بر لبان همه وجود دارد. واقعیت این است که افزایش عملکرد ریزپردازنده ها با افزایش فرکانس ساعت و افزایش تعداد ترانزیستورها در یک بسته، برای ساختارهای سیلیکونی تقریباً به حد مجاز نزدیک شده است.

افزایش تعداد نیمه هادی ها در یک بسته با کاهش ابعاد فیزیکی آنها حاصل می شود. در سال 2011، INTEL قبلاً یک فناوری فرآیند 32 نانومتری را توسعه داده است که در آن طول کانال ترانزیستور تنها 20 نانومتر است. با این حال، چنین کاهشی باعث افزایش قابل توجهی در فرکانس ساعت نمی شود، زیرا تا فناوری های 90 نانومتری بود. واضح است که زمان آن فرا رسیده است که به سمت چیزی اساساً جدید برویم.

اختراع ترانزیستور که به مهمترین دستاورد قرن بیستم تبدیل شد، با نام بسیاری از دانشمندان برجسته همراه است. در مورد کسانی که الکترونیک نیمه هادی را ایجاد و توسعه دادند و در این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.

دقیقاً 50 سال پیش، آمریکایی‌های جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی (شکل 1) جایزه نوبل فیزیک را «به‌خاطر تحقیقات در زمینه نیمه‌رساناها و کشف ترانزیستور» دریافت کردند. با این وجود، تجزیه و تحلیل تاریخ علم به وضوح نشان می دهد که کشف ترانزیستور نه تنها یک موفقیت شایسته برای باردین، براتین و شاکلی است.

برنج. 1. برندگان جایزه نوبل فیزیک در سال 1956

اولین تجربه ها

تولد الکترونیک حالت جامد را می توان به سال 1833 ردیابی کرد. پس از آن بود که مایکل فارادی (شکل 2) با آزمایش سولفید نقره متوجه شد که رسانایی این ماده (و همانطور که اکنون آن را نیمه هادی می نامیم) برخلاف رسانایی فلزات با افزایش دما افزایش می یابد. ، که در این صورت کاهش می یابد. چرا این اتفاق می افتد؟ به چی ربط داره؟ فارادی نتوانست به این سوالات پاسخ دهد.

نقطه عطف بعدی در توسعه الکترونیک حالت جامد سال 1874 بود. فیزیکدان آلمانی فردیناند براون (شکل 3)، برنده آینده نوبل (در سال 1909 جایزه "به خاطر سهم برجسته خود در ایجاد تلگراف بی سیم" را دریافت خواهد کرد) مقاله ای را در مجله Analen der Physik und Chemie منتشر می کند که در آن با استفاده از مثال "فلزات گوگردی طبیعی و مصنوعی" مهمترین ویژگی نیمه هادی ها را توصیف می کند - هدایت جریان الکتریکی تنها در یک جهت. خاصیت یکسو کنندگی یک تماس نیمه هادی-فلز با قانون اهم در تضاد بود. براون (شکل 4) سعی می کند پدیده مشاهده شده را توضیح دهد و تحقیقات بیشتری را انجام می دهد، اما بی فایده است. پدیده وجود دارد، هیچ توضیحی وجود ندارد. به همین دلیل، معاصران براون علاقه ای به کشف او نداشتند و تنها پنج دهه بعد از خواص یکسو کننده نیمه هادی ها در گیرنده های آشکارساز استفاده شد.

برنج. 3. فردیناند براون

برنج. 4. فردیناند براون در آزمایشگاهش

سال 1906. مهندس آمریکایی گرین لیف ویتر پیکارد (شکل 5) حق ثبت اختراع یک آشکارساز کریستال را دریافت کرد (شکل 6). او در درخواست ثبت اختراع خود می نویسد: «تماس بین یک رسانای فلزی نازک و سطح برخی از مواد کریستالی (سیلیکون، گالن، پیریت و غیره) جریان متناوب فرکانس بالا را که در آنتن هنگام دریافت رادیو ایجاد می شود، اصلاح و تغییر شکل می دهد. امواج."

برنج. 5. گرین لیف پیکارد

برنج. 6. نمودار شماتیک آشکارساز کریستال پیکارد

یک هادی فلزی نازک که با کمک آن با سطح کریستال تماس برقرار می کرد، از نظر ظاهری بسیار شبیه سبیل گربه بود.

آشکارساز کریستال پیکارد شروع به نامیدن "سبیل گربه" کرد.

برای "تنفس حیات" در آشکارساز پیکارد و کارکرد پایدار آن، یافتن حساس ترین نقطه روی سطح کریستال ضروری بود. انجام این کار آسان نبود. بسیاری از طرح‌های مبتکرانه «سبیل گربه» متولد می‌شوند (شکل 7)، که جستجوی نقطه‌ی گرامی را تسهیل می‌کنند، اما ورود سریع به خط مقدم مهندسی رادیویی لوله‌های خلاء، آشکارساز پیکارد را برای مدت طولانی به پشت صحنه می‌فرستد.

برنج. 7. گزینه طراحی "سبیل گربه"

با این حال، "سبیل گربه" بسیار ساده تر و کوچکتر از دیودهای خلاء است و در فرکانس های بالا بسیار کارآمدتر است. اما اگر تریود خلاء را که تمام الکترونیک رادیویی آن زمان بر آن بنا شده بود (شکل 8) با یک نیمه هادی جایگزین کنیم، چه؟ آیا امکان دارد؟ در آغاز قرن بیستم، این سوال بسیاری از دانشمندان را آزار می دهد.

برنج. 8. تریود خلاء

لوسف

روسیه شوروی. 1918 به دستور شخصی لنین، یک آزمایشگاه مهندسی رادیو در نیژنی نووگورود در حال ایجاد است (شکل 9). دولت جدید نیاز مبرمی به ارتباط «تلگراف بی سیم» دارد. بهترین مهندسان رادیو آن زمان - M. A. Bonch-Bruevich، V. P. Vologdin، V. K. Lebedinsky، V. V. Tatarinov و بسیاری دیگر در کار آزمایشگاهی شرکت دارند.

برنج. 9. آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود

به نیژنی نووگورود و اولگ لوسف می رسد (شکل 10).

برنج. 10. اولگ ولادیمیرویچ لوسف

پس از فارغ التحصیلی از مدرسه واقعی Tver در سال 1920 و ورود ناموفق به موسسه ارتباطات مسکو، لوسف با هر شغلی موافقت کرد، تا زمانی که در آزمایشگاه پذیرفته شد. او را به عنوان رسول می گیرند. خوابگاه ها قرار نیست پیام رسان باشند.

لوسف 17 ساله آماده است در آزمایشگاه زندگی کند، در فرود جلوی اتاق زیر شیروانی، اگر فقط کاری را که دوست دارد انجام دهد.

او از کودکی علاقه زیادی به ارتباطات رادیویی داشت. در طول جنگ جهانی اول، یک ایستگاه دریافت رادیویی در Tver ساخته شد. وظايف آن شامل دريافت پيام از طرف متحدان روسيه در آنتانت و سپس ارسال آنها از طريق تلگراف به پتروگراد بود. لوسف اغلب از ایستگاه رادیویی بازدید می کرد، بسیاری از کارمندان را می شناخت، به آنها کمک می کرد و نمی توانست زندگی آینده خود را بدون مهندسی رادیو تصور کند. در نیژنی نووگورود، او نه خانواده داشت و نه زندگی عادی، اما نکته اصلی فرصت برقراری ارتباط با متخصصان در زمینه ارتباطات رادیویی، یادگیری از تجربه و دانش آنها بود. پس از انجام کارهای لازم در آزمایشگاه، به او اجازه داده شد تا به آزمایش مستقل بپردازد.

در آن زمان عملاً هیچ علاقه ای به آشکارسازهای کریستال وجود نداشت. در آزمایشگاه، هیچ کس علاقه خاصی به این موضوع نداشت. اولویت در تحقیق به لوله های رادیویی داده شد. لوسف واقعاً می خواست مستقل کار کند. چشم انداز به دست آوردن یک منطقه محدود از کار "روی لامپ ها" به هیچ وجه او را الهام نمی بخشد. شاید به همین دلیل است که او یک آشکارساز کریستال را برای تحقیقات خود انتخاب می کند. هدف او بهبود آشکارساز، حساس تر و پایدارتر کردن آن در عملکرد است. با شروع آزمایشات، لوسف به اشتباه فرض کرد که "با توجه به این واقعیت که برخی از تماس های بین فلز و کریستال از قانون اهم پیروی نمی کنند، این احتمال وجود دارد که نوسانات بدون میرا در یک مدار نوسانی متصل به چنین تماسی رخ دهد." در آن زمان، قبلاً مشخص بود که برای خود تحریکی غیرخطی بودن مشخصه جریان-ولتاژ به تنهایی کافی نیست، لزوماً باید یک بخش در حال سقوط وجود داشته باشد. هیچ متخصص توانمندی انتظار تقویت از آشکارساز را ندارد. اما دانش آموز دیروز چیزی از این نمی داند. او کریستال ها، مواد سوزن را تغییر می دهد، نتایج را با دقت ثابت می کند و یک روز خوب نقاط فعال مورد نظر را در کریستال ها پیدا می کند که تولید سیگنال های فرکانس بالا را فراهم می کند.

انیشتین به شوخی گفت: «همه از کودکی می‌دانند که این و آن غیرممکن است، اما همیشه یک نادان وجود دارد که این را نمی‌داند، این اوست که کشف می‌کند.

لوسف اولین مطالعات خود را در مورد کریستال های ژنراتور بر روی ساده ترین طرح نشان داده شده در شکل انجام داد. یازده

برنج. 11. طرح اولین آزمایشات لوسف

با آزمایش تعداد زیادی از آشکارسازهای کریستال، لوسف متوجه شد که کریستال‌های روی که تحت درمان ویژه قرار می‌گیرند، از همه بهتر ارتعاش ایجاد می‌کنند. او برای به دست آوردن مواد با کیفیت بالا، فناوری تهیه زینسیت را با همجوشی بلورهای طبیعی در یک قوس الکتریکی توسعه داد. با یک جفت نوک زینسیت - کربن، با اعمال ولتاژ 10 ولت، سیگنال رادیویی با طول موج 68 متر به دست آمد، با کاهش تولید، یک حالت آشکارساز تقویت کننده اجرا می شود.

توجه داشته باشید که آشکارساز "تولید کننده" اولین بار در سال 1910 توسط فیزیکدان انگلیسی ویلیام اکلس (شکل 12) نشان داده شد.

شکل 12. ویلیام هنری اکلس

یک پدیده فیزیکی جدید توجه متخصصان را به خود جلب نمی کند و برای مدتی فراموش می شود. اکلس همچنین به اشتباه مکانیسم مقاومت "منفی" را بر این اساس توضیح داد که مقاومت یک نیمه هادی با افزایش دما به دلیل اثرات حرارتی که در رابط "فلز-نیمه هادی" رخ می دهد کاهش می یابد.

در سال 1922، اولین مقاله Losev در مورد یک آشکارساز تقویت کننده و تولید کننده در صفحات مجله علمی Telegraphy and Telephony without Wires ظاهر شد. در آن، او با جزئیات زیادی نتایج آزمایشات خود را توصیف می کند و توجه ویژه ای به حضور اجباری یک بخش در حال سقوط از مشخصه جریان-ولتاژ تماس دارد.

در آن سال ها ، لوسف به طور فعال درگیر خودآموزی بود. سرپرست بلافصل او، پروفسور V. K. Lebedinsky، به او در مطالعه رادیوفیزیک کمک می کند. لبدینسکی می‌فهمد که همکار جوانش یک کشف واقعی کرده است و همچنین تلاش می‌کند تا اثر مشاهده شده را توضیح دهد، اما بیهوده. علم بنیادی آن زمان هنوز مکانیک کوانتومی را نمی دانست. لوسف به نوبه خود این فرضیه را مطرح می کند که در یک جریان بالا در منطقه تماس، یک تخلیه الکتریکی خاص مانند یک قوس ولتایی ایجاد می شود، اما فقط بدون گرم کردن. این تخلیه مقاومت بالای تماس را کوتاه می کند و تولید را امکان پذیر می کند.

تنها سی سال بعد بود که آنها توانستند بفهمند واقعاً چه چیزی کشف شده بود. امروزه می گوییم که دستگاه Losev یک دستگاه دو ترمینال با مشخصه جریان-ولتاژ N شکل یا یک دیود تونلی است که فیزیکدان ژاپنی Leo Isaki (شکل 13) جایزه نوبل را در سال 1973 دریافت کرد.

برنج. 13. لئو ایساکی

رهبری آزمایشگاه نیژنی نووگورود فهمید که امکان بازتولید اثر به صورت سری وجود ندارد. پس از کمی کار، آشکارسازها عملا خواص تقویت و تولید خود را از دست دادند. بحث کنار گذاشتن لامپ ها مطرح نبود. با این وجود، اهمیت عملی کشف لوسف بسیار زیاد بود.

در دهه 1920، در سراسر جهان، از جمله در اتحاد جماهیر شوروی، رادیو آماتور تبدیل به یک اپیدمی شد. آماتورهای رادیویی اتحاد جماهیر شوروی از ساده ترین گیرنده های آشکارساز که بر اساس طرح شاپوشنیکف مونتاژ شده اند استفاده می کنند (شکل 14).

برنج. 14. گیرنده آشکارساز شاپوشنیکف

از آنتن های بالا برای افزایش صدا و برد دریافت استفاده می شود. در شهرها به دلیل تداخل صنعتی استفاده از چنین آنتن هایی دشوار بود. در مناطق باز که عملاً هیچ تداخلی وجود ندارد، به دلیل کیفیت پایین آشکارسازها، دریافت خوب سیگنال های رادیویی همیشه امکان پذیر نبود. معرفی مقاومت منفی یک آشکارساز با روی به مدار آنتن گیرنده، تنظیم شده در حالت نزدیک به خود تحریک، سیگنال های دریافتی را به طور قابل توجهی تقویت کرد. آماتورهای رادیویی موفق به شنیدن دورترین ایستگاه ها شدند. افزایش قابل توجهی در انتخاب وجود داشت. و این بدون استفاده از لوله های خلاء است!

لامپ ها ارزان نبودند و به منبع برق خاصی نیاز داشتند و آشکارساز Losev می توانست با باتری های معمولی برای چراغ قوه کار کند.

در نتیجه، مشخص شد که گیرنده های ساده طراحی شده توسط Shaposhnikov با کریستال های مولد، امکان دریافت هترودین را فراهم می کند، که در آن زمان آخرین کلمه در فناوری رادیویی بود. در مقالات بعدی، Losev تکنیکی را برای جستجوی سریع نقاط فعال روی سطح روی توصیف می کند و نوک کربن را با یک فلز جایگزین می کند. او توصیه هایی در مورد نحوه پردازش کریستال ها ارائه می دهد و چندین طرح عملی برای خود مونتاژ گیرنده های رادیویی ارائه می دهد (شکل 15).

برنج. 15. نمودار اصلی کریستادین توسط O. V. Losev

دستگاه Losev اجازه می دهد تا نه تنها سیگنال ها را در فواصل طولانی دریافت کند، بلکه آنها را نیز ارسال کند. آماتورهای رادیویی به طور انبوه، بر اساس ژنراتورهای آشکارساز، فرستنده های رادیویی تولید می کنند که ارتباطات را در شعاع چند کیلومتری حفظ می کنند. جزوه لوسف به زودی منتشر شد (شکل 16). در میلیون ها نسخه فروخته می شود. آماتورهای رادیویی مشتاق به مجلات علمی مختلف نوشتند که "مثلاً با کمک یک آشکارساز روی در تومسک، می توان ایستگاه های مسکو، نیژنی و حتی ایستگاه های خارجی را شنید."

برنج. 16. جزوه لوسف، چاپ 1924

با وجود تمام راه حل های فنی خود، لوسف حق ثبت اختراع را دریافت می کند، با شروع "رسیور آشکارساز-هترودین"، که در دسامبر 1923 اعلام شد.

مقالات Losev در مجلاتی مانند ZhETF، Doklady AN SSSR، Radio Revue، Philosophical Magazine، Physikalische Zeitschrift منتشر می شوند.

لوسف یک سلبریتی می شود، اما هنوز بیست ساله نشده است!

به عنوان مثال، در مقدمه سرمقاله مقاله لوسف با عنوان «کریستال های نوسانی» در مجله آمریکایی The Wireless World and Radio Review در اکتبر 1924 آمده است: «نویسنده این مقاله، آقای اولگ لوسف از روسیه، در کشف نسبتاً کوتاهی از ویژگی های نوسانی. در برخی از کریستال ها

مجله آمریکایی دیگر، رادیو نیوز، تقریباً در همان زمان مقاله ای تحت عنوان «اختراع هیجان انگیز» منتشر می کند که خاطرنشان می کند: «نیازی به اثبات این نیست که این یک اختراع رادیویی انقلابی است. به زودی در مورد مداری با سه یا شش کریستال صحبت خواهیم کرد، همانطور که اکنون در مورد مداری با سه یا شش لوله تقویت کننده صحبت می کنیم. چندین سال طول می کشد تا کریستال مولد به اندازه کافی بهبود یابد تا بهتر از یک لوله خلاء شود، اما ما پیش بینی می کنیم که زمان آن فرا خواهد رسید.

نویسنده این مقاله، Hugo Gernsbeck، گیرنده حالت جامد Losev را کریستادین (کریستال + نوسانگر محلی) می نامد. و نه تنها نام، بلکه با احتیاط نام را به عنوان یک علامت تجاری ثبت می کند (شکل 17). تقاضا برای کریستادین ها بسیار زیاد است.

برنج. 17. آشکارساز کریستال Losev. تولید شده توسط آزمایشگاه خبر رادیو. ایالات متحده آمریکا، 1924

جالب است که وقتی تکنسین های رادیویی آلمانی برای آشنایی شخصی با لوسف به آزمایشگاه نیژنی نووگورود می آیند، چشمان خود را باور نمی کنند. آنها از استعداد و سن کم مخترع شگفت زده می شوند. در نامه های خارج از کشور، لوسف چیزی بیش از یک استاد خوانده نمی شد. هیچ کس نمی توانست تصور کند که استاد فقط در حال یادگیری اصول اولیه علم است. با این حال، خیلی زود لوسف به یک فیزیکدان تجربی درخشان تبدیل خواهد شد و یک بار دیگر جهان را وادار می کند که درباره خودش صحبت کند.

در آزمایشگاه از سمت یک پیام رسان به دستیاران آزمایشگاه منتقل می شود و مسکن تامین می شود. در نیژنی نووگورود، لوسف ازدواج می کند (اما، همانطور که بعدا مشخص شد، ناموفق)، زندگی خود را تجهیز می کند و همچنان با کریستال ها سر و کار دارد.

در سال 1928 ، با تصمیم دولت ، موضوعات آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود به همراه کارمندان به آزمایشگاه مرکزی رادیو در لنینگراد منتقل شد که به نوبه خود نیز مرتباً سازماندهی می شد. در مکان جدید، لوسف به کار بر روی نیمه هادی ها ادامه داد، اما به زودی آزمایشگاه مرکزی رادیو به موسسه دریافت و آکوستیک پخش پخش تبدیل شد. موسسه جدید برنامه تحقیقاتی خود را دارد، دامنه کار محدود شده است. دستیار آزمایشگاه Losev موفق می شود یک شغل نیمه وقت در موسسه فیزیک و فناوری لنینگراد (LFTI) پیدا کند، جایی که او این فرصت را دارد که تحقیقات در مورد اثرات فیزیکی جدید در نیمه هادی ها را ادامه دهد. در اواخر دهه 1920، لوسف این ایده را داشت که یک آنالوگ حالت جامد از یک لوله رادیویی خلاء سه الکترودی ایجاد کند.

در سال‌های 1929-1933، به پیشنهاد A.F. Ioffe، لوسف تحقیقاتی را بر روی یک دستگاه نیمه‌رسانا انجام داد که طراحی یک ترانزیستور نقطه‌ای را کاملاً تکرار می‌کرد. همانطور که می دانید اصل کار این دستگاه کنترل جریان بین دو الکترود با استفاده از یک الکترود اضافی است. Losev در واقع این اثر را مشاهده کرد، اما، متأسفانه، ضریب کلی چنین کنترلی اجازه به دست آوردن تقویت سیگنال را نمی دهد. برای این منظور، لوسف فقط از یک کریستال کربوراندوم (SiC) و نه کریستال روی (ZnO) استفاده کرد که در تقویت کننده کریستال ویژگی های قابل توجهی بهتری داشت (چه عجیب است! آیا نباید از خواص این کریستال اطلاع داشته باشد.) تا اینکه اخیراً اعتقاد بر این بود که پس از خروج اجباری از LPTI ، لسف به ایده تقویت کننده های نیمه هادی بازنگشت. با این حال، سند نسبتاً عجیبی وجود دارد که توسط خود لوسف نوشته شده است. تاریخ آن 12 ژوئیه 1939 است و در حال حاضر در موزه پلی تکنیک نگهداری می شود. این سند با عنوان "بیوگرافی اولگ ولادیمیرویچ لوسف" علاوه بر حقایق جالب در مورد زندگی او، فهرستی از نتایج علمی را در خود دارد. خطوط زیر از جذابیت خاصی برخوردار هستند: "مثبت شده است که یک سیستم سه الکترودی را می توان با نیمه هادی ها، شبیه به یک تریود، مانند یک تریود، ساخت که ویژگی هایی را نشان می دهد که مقاومت منفی را نشان می دهد. این آثار در حال حاضر توسط اینجانب برای چاپ آماده می شود.

متأسفانه، سرنوشت این آثار، که می تواند به طور کامل ایده تاریخ کشف ترانزیستور، انقلابی ترین اختراع قرن بیستم را تغییر دهد، هنوز مشخص نشده است.

با صحبت در مورد سهم برجسته اولگ ولادیمیرویچ لوسف در توسعه الکترونیک مدرن، به سادگی غیرممکن است که از کشف او در مورد دیود ساطع کننده نور صحبت نکنیم.

ابعاد این کشف هنوز مشخص نشده است. زمان زیادی نمی گذرد و در هر خانه به جای لامپ رشته ای معمولی، "مولدهای نور الکترونیکی" که لسوف LED ها را نامیده است، می سوزند.

در سال 1923، هنگام آزمایش کریستادین ها، لوسف توجه را به درخشش کریستال ها هنگام عبور جریان الکتریکی از آنها جلب کرد. آشکارسازهای کربوراندوم به ویژه درخشیدند. در دهه 1920، در غرب، پدیده الکترولومینسانس زمانی حتی "نور Losev" (نور Losev، Lossew Licht) نامیده می شد. لوسف مطالعه و توضیح الکترولومینسانس به دست آمده را انجام داد. او اولین کسی بود که از چشم انداز عظیم چنین منابع نوری قدردانی کرد و بر روشنایی و سرعت بالای آنها تأکید کرد. Losev صاحب اولین پتنت برای اختراع دستگاه رله نور با منبع نور الکترولومینسانس شد.

در دهه 70 قرن بیستم، زمانی که ال ای دی ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند، مقاله ای از هنری راند انگلیسی در مجله دنیای الکترونیک برای سال 1907 یافت شد که در آن نویسنده، که کارمند آزمایشگاه مارکونی بود، گزارش داد که او دیده است. درخشش در تماس آشکارساز کربوراندوم هنگام اعمال میدان الکتریکی خارجی به آن. هیچ ملاحظاتی برای توضیح فیزیک این پدیده ارائه نشده است. این یادداشت هیچ تاثیری بر تحقیقات بعدی در زمینه الکترولومینسانس نداشت، با این حال، نویسنده مقاله امروز به طور رسمی کاشف LED در نظر گرفته می شود.

لوسف به طور مستقل پدیده الکترولومینسانس را کشف کرد و تعدادی از مطالعات را بر روی نمونه کریستال کربوراندوم انجام داد. او دو پدیده فیزیکی متفاوت را که در قطب های ولتاژ متفاوت روی کنتاکت ها مشاهده می شوند، مشخص کرد. شایستگی بدون شک او کشف اثر الکترولومینسانس پیش از شکست است که او آن را "درخشش شماره یک" و الکترولومینسانس تزریقی - "درخشش شماره دو" نامید. امروزه اثر لومینسانس پیش از شکست به طور گسترده ای در ایجاد نمایشگرهای الکترولومینسانس استفاده می شود و الکترولومینسانس تزریقی اساس LED ها و لیزرهای نیمه هادی است. Losev مدتها قبل از ایجاد نظریه نوار نیمه هادی ها موفق شد پیشرفت قابل توجهی در درک فیزیک این پدیده ها داشته باشد. متعاقباً، در سال 1936، درخشش شماره یک توسط فیزیکدان فرانسوی ژرژ دستریا دوباره کشف شد. در ادبیات علمی، آن را به عنوان "اثر دستریو" می شناسند، اگرچه خود دستیو اولویت را برای کشف این پدیده به اولگ لوسف قائل بود. احتمالاً ناعادلانه خواهد بود که اولویت Round در باز کردن LED را مورد مناقشه قرار دهیم. و با این حال نباید فراموش کنیم که مارکونی و پوپوف به حق مخترعان رادیو در نظر گرفته می شوند ، اگرچه همه می دانند که هرتز اولین کسی بود که امواج رادیویی را مشاهده کرد. و از این قبیل نمونه ها در تاریخ علم فراوان است.

اگون لوبنر، دانشمند مشهور آمریکایی الکترلومینسانس، در مقاله خود در زیر تاریخچه دیود ساطع نور، درباره لوسف می نویسد: «او با تحقیقات پیشگامانه خود در زمینه LED ها و آشکارسازهای نوری، به پیشرفت آینده ارتباطات نوری کمک کرد. تحقیقات او به قدری دقیق و انتشاراتش آنقدر واضح بود که اکنون می توان به راحتی تصور کرد که در آن زمان در آزمایشگاه او چه می گذشت. انتخاب بصری و هنر آزمایش او به سادگی شگفت انگیز است.»

امروزه می دانیم که تصور توسعه الکترونیک حالت جامد بدون نظریه کوانتومی ساختار نیمه هادی ها غیرممکن است. بنابراین، استعداد لوسف شگفت انگیز است. او از همان ابتدا ماهیت فیزیکی یکپارچه کریستادین و پدیده لومینسانس تزریقی را دید و در این زمینه بسیار جلوتر از زمان خود بود.

پس از او تحقیقات در مورد آشکارسازها و الکترولومینسانس به صورت جداگانه از یکدیگر به عنوان مناطق مستقل انجام شد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان می دهد که تقریباً بیست سال پس از ظهور کار لوسف، هیچ چیز جدیدی از نظر درک فیزیک این پدیده انجام نشده است. تنها در سال 1951، فیزیکدان آمریکایی کورت لهووتز (شکل 18) ثابت کرد که آشکارسازی و الکترولومینسانس ماهیت یکسانی دارند که با رفتار حامل های جریان در اتصالات p-n مرتبط است.

برنج. 18. کورت لچووک

لازم به ذکر است که Lekhovets در کار خود در درجه اول از کار Losev در مورد الکترولومینسانس استناد می کند.

در 1930-31 لوسف مجموعه ای از آزمایشات را در سطح آزمایشی بالا با مقاطع مایل انجام داد که ناحیه مورد مطالعه را کشیده و سیستمی از الکترودهای موجود در مدار اندازه گیری جبران برای اندازه گیری پتانسیل ها در نقاط مختلف مقطع ساختار لایه ای. او با حرکت دادن یک "سبیل گربه" فلزی در عرض این بخش، با دقتی تا یک میکرون نشان داد که قسمت نزدیک به سطح کریستال ساختار پیچیده ای دارد. او یک لایه فعال با ضخامت تقریباً ده میکرون نشان داد که در آن پدیده لومینسانس تزریقی مشاهده شد. بر اساس نتایج آزمایش‌ها، لوسف این فرض را مطرح کرد که علت رسانایی تک قطبی، تفاوت در شرایط حرکت الکترون در دو طرف لایه فعال (یا، همانطور که امروز می‌گوییم، انواع مختلف رسانایی) است. متعاقباً، او با آزمایش سه یا چند پروب الکترود واقع در این مناطق، واقعاً فرض خود را تأیید کرد. این مطالعات یکی دیگر از دستاوردهای مهم لوسف به عنوان یک فیزیکدان است.

در سال 1935 ، در نتیجه سازماندهی مجدد مؤسسه پخش و روابط دشوار با مدیریت ، لوسف بدون کار ماند. دستیار آزمایشگاه Losev مجاز به اکتشافات بود، اما نه اینکه در پرتوهای شکوه غوطه ور شود. و این در حالی است که نام او برای قدرتمندان این جهان شناخته شده بود. در نامه ای به تاریخ 16 مه 1930، آکادمیسین A.F. Ioffe به همکار خود Paul Ehrenfest می نویسد: «از نظر علمی، من تعدادی موفقیت دارم. بنابراین، Losev درخشش در کربوراندوم و سایر کریستال ها را تحت تأثیر الکترون های 2-6 ولت به دست آورد. مرز درخشش در طیف محدود است ... ".

برای مدت طولانی ، لوسف محل کار خود را در LPTI داشت ، اما آنها او را به موسسه نمی برند ، او فردی بسیار مستقل است. همه کارها به طور مستقل انجام شده است - در هیچ یک از آنها نویسنده مشترکی وجود ندارد.

با کمک دوستان، لوسف به عنوان دستیار در گروه فیزیک موسسه پزشکی اول شغلی پیدا می کند. در یک مکان جدید، انجام کار علمی برای او بسیار دشوارتر است، زیرا تجهیزات لازم وجود ندارد. با این وجود، لوسف با هدف انتخاب ماده ای برای ساخت فتوسل و مقاومت نوری، به مطالعه خواص فوتوالکتریک کریستال ها ادامه می دهد. او بیش از 90 ماده را مطالعه می کند و سیلیکون را با حساسیت به نور قابل توجه آن برجسته می کند.

در آن زمان، مواد خالص کافی برای دستیابی به بازتولید دقیق نتایج به دست آمده وجود نداشت، اما Losev (برای چندمین بار!) به طور شهودی درک می کند که آینده متعلق به این مواد است. در آغاز سال 1941، او کار بر روی موضوع جدیدی را آغاز کرد - "روش مقاومت نوری الکترولیتی، حساسیت به نور برخی از آلیاژهای سیلیکون". هنگامی که جنگ بزرگ میهنی آغاز شد ، لوسف برای تخلیه ترک نکرد و مایل بود مقاله ای را تکمیل کند که در آن نتایج تحقیقات خود را در مورد سیلیکون ارائه کرد. ظاهراً او موفق شد کار را تمام کند، زیرا مقاله برای سردبیران ZhETF ارسال شد. در آن زمان، دفتر تحریریه قبلاً از لنینگراد تخلیه شده بود. متأسفانه پس از جنگ هیچ اثری از این مقاله یافت نشد و اکنون فقط می توان در مورد محتوای آن حدس زد.

در 22 ژانویه 1942، اولگ ولادیمیرویچ لوسف از گرسنگی در لنینگراد محاصره شده درگذشت. او 38 سال داشت.

در همان سال 1942، در ایالات متحده آمریکا، سیلوانیا و وسترن الکتریک تولید صنعتی دیودهای نقطه ای سیلیکون (و کمی بعد، ژرمانیوم) را آغاز کردند که به عنوان آشکارسازهای میکسر در رادارها استفاده می شد. مرگ لوسف همزمان با تولد فناوری سیلیکون بود.

سکوی پرش نظامی

در سال 1925، شرکت تلفن و تلگراف آمریکا (AT&T) مرکز تحقیق و توسعه آزمایشگاه‌های تلفن بل را افتتاح کرد. در سال 1936، مدیر آزمایشگاه تلفن بل، مروین کلی، تصمیم می گیرد گروهی از دانشمندان را تشکیل دهد که یک سری مطالعات را با هدف جایگزینی تقویت کننده های لوله با تقویت کننده های نیمه هادی انجام دهند. این گروه توسط جوزف بکر رهبری می شد که فیزیکدان نظری ویلیام شاکلی و آزمایشگر درخشان والتر براتین را به کار برد.

شاکلی پس از اتمام دکترای خود در مؤسسه فناوری ماساچوست، دانشگاه معروف MIT، و پیوستن به آزمایشگاه های تلفن بل، که فردی فوق العاده جاه طلب و جاه طلب است، با انرژی وارد تجارت می شود. در سال 1938، در کتاب کار شاکلی 26 ساله، اولین طرح از یک تریود نیمه هادی ظاهر می شود. ایده ساده و بدیع نیست: ساختن دستگاهی تا حد امکان شبیه به یک لوله خلاء، تنها با این تفاوت که الکترون های موجود در آن از طریق یک نیمه هادی رشته ای نازک جریان می یابند و در خلاء بین کاتد و آند پرواز نمی کنند. برای کنترل جریان نیمه هادی، قرار بود یک الکترود اضافی (مشابه با شبکه) وارد شود - ولتاژی با قطبیت های مختلف به آن اعمال شود. بنابراین، کاهش یا افزایش تعداد الکترون های رشته و بر این اساس، تغییر مقاومت و جریان جریان آن امکان پذیر خواهد بود. همه چیز مانند یک لوله رادیویی است، فقط بدون خلاء، بدون ظرف شیشه ای حجیم و بدون گرم کردن کاتد. اخراج الکترون ها از رشته یا هجوم آنها باید تحت تأثیر میدان الکتریکی ایجاد شده بین الکترود کنترل و رشته، یعنی به دلیل اثر میدان رخ داده باشد. برای انجام این کار، نخ باید دقیقا نیمه هادی باشد. الکترون‌های زیادی در یک فلز وجود دارد و هیچ میدانی نمی‌تواند آن‌ها را با فشار خارج کند، اما عملاً هیچ الکترون آزاد در یک دی‌الکتریک وجود ندارد. شاکلی محاسبات نظری را ادامه می دهد، اما تمام تلاش ها برای ساختن یک تقویت کننده حالت جامد به هیچ نتیجه ای منجر نمی شود.

در همان زمان، در اروپا، فیزیکدانان آلمانی رابرت پول و رودولف هیلش، تقویت کننده کریستال سه الکترود تماسی کار بر اساس برمید پتاسیم ایجاد کردند. با این حال، دستگاه آلمانی هیچ ارزش عملی را نشان نداد. فرکانس کاری بسیار پایینی داشت. شواهدی وجود دارد که نشان می دهد در نیمه اول دهه 1930، تقویت کننده های نیمه هادی سه الکترودی توسط دو آماتور رادیویی، لری کایزر کانادایی و رابرت آدامز، دانش آموز نیوزلندی "مونتاژ" شدند. آدامز که بعداً مهندس رادیو شد، متوجه شد که هرگز به ذهنش خطور نکرده است که برای یک اختراع ثبت اختراع کند، زیرا او تمام اطلاعات تقویت کننده خود را از مجلات رادیویی آماتور و سایر منابع باز به دست آورده است.

تا 1926-1930 شامل کار جولیوس لیلینفلد (شکل 19)، استاد دانشگاه لایپزیگ، که طرح یک تقویت کننده نیمه هادی را که اکنون به عنوان ترانزیستور اثر میدان شناخته می شود، به ثبت رسانده است (شکل 20).

برنج. 19. جولیوس لیلینفلد

برنج. 20. حق اختراع Yu. Lilienfeld برای ترانزیستور اثر میدانی

لیلینفلد فرض کرد که وقتی ولتاژی به ماده ای با رسانایی ضعیف اعمال می شود، رسانایی آن تغییر می کند و در نتیجه نوسانات الکتریکی افزایش می یابد. لیلینفلد علیرغم ثبت اختراع، موفق به ایجاد یک دستگاه کار نشد. دلیل آن ساده ترین بود - در دهه 30 قرن بیستم، مواد لازم هنوز پیدا نشده بود که بر اساس آن می توان یک ترانزیستور کار ساخت. به همین دلیل است که تلاش اکثر دانشمندان آن زمان به اختراع ترانزیستور دوقطبی پیچیده تر معطوف شد. بنابراین، آنها سعی کردند از مشکلاتی که در اجرای ترانزیستور اثر میدانی به وجود آمد دور بزنند.

کار بر روی تقویت کننده حالت جامد در آزمایشگاه تلفن بل با شروع جنگ جهانی دوم متوقف شد. ویلیام شاکلی و بسیاری از همکارانش به وزارت دفاع اعزام می شوند و تا پایان سال 1945 در آنجا کار می کنند.

الکترونیک حالت جامد مورد توجه ارتش نبود - دستاوردها برای آنها مشکوک به نظر می رسید. با یک استثنا. آشکارسازها آنها اتفاقاً در مرکز وقایع تاریخی قرار گرفتند.

نبردی حماسی برای بریتانیا در آسمان کانال مانش رخ داد و در سپتامبر 1940 به اوج خود رسید. پس از اشغال اروپای غربی، انگلستان رو در رو با ناوگان بمب افکن های آلمانی که دفاع ساحلی را نابود می کردند و یک فرود آبی خاکی برای تصرف کشور آماده می کردند - عملیات شیر ​​دریایی باقی ماند. سخت است بگوییم چه چیزی انگلیس را نجات داد - معجزه، قاطعیت نخست وزیر وینستون چرچیل یا ایستگاه های رادار. رادارهایی که در اواخر دهه 1930 ظاهر شدند، شناسایی سریع و دقیق هواپیماهای دشمن و سازماندهی اقدامات متقابل به موقع را ممکن کردند. آلمان نازی با از دست دادن بیش از هزار هواپیما در آسمان بریتانیا، علاقه خود را به ایده تسخیر انگلیس در سال 1940 از دست داد و شروع به آماده سازی یک حمله رعد اسا در شرق کرد.

انگلستان به رادارها، رادارها - آشکارسازهای کریستال، آشکارسازها - ژرمانیوم خالص و سیلیکون نیاز داشت. ژرمانیوم ابتدا و به مقدار قابل توجهی در کارخانه ها و آزمایشگاه ها ظاهر شد. با سیلیکون، به دلیل دمای بالای پردازش آن، در ابتدا مشکلاتی وجود داشت، اما مشکل به زودی حل شد. پس از آن، اولویت به سیلیکون داده شد. سیلیکون در مقایسه با ژرمانیوم ارزان بود. بنابراین، سکوی پرش برای پرش به ترانزیستور تقریباً آماده بود.

جنگ جهانی دوم اولین جنگی بود که علم به لحاظ اهمیتی که برای شکست دادن دشمن داشت، با فناوری‌های خاص تسلیحاتی برابر عمل کرد و حتی از برخی جهات از آنها پیشی گرفت. پروژه های هسته ای و موشکی را به یاد بیاورید. این لیست همچنین می تواند شامل یک پروژه ترانزیستوری باشد که پیش نیازهای آن عمدتاً توسط توسعه رادار نظامی تعیین شده است.

افتتاح

در سال های پس از جنگ، آزمایشگاه های تلفن بل شروع به سرعت بخشیدن به کار در زمینه ارتباطات جهانی کردند. تجهیزات دهه 1940 از دو عنصر اصلی برای تقویت، تبدیل و سوئیچینگ سیگنال در مدارهای مشترک استفاده می کردند: یک لوله خلاء و یک رله الکترومکانیکی. این عناصر حجیم بودند، به کندی کار می کردند، انرژی زیادی مصرف می کردند و چندان قابل اعتماد نبودند. بهبود آنها به معنای بازگشت به ایده استفاده از نیمه هادی ها بود. در آزمایشگاه تلفن بل، یک گروه تحقیقاتی مجدداً تأسیس می شود (شکل 21)، و ویلیام شاکلی، که «از جنگ» بازگشته، مدیر علمی آن می شود. این تیم شامل والتر براتین، جان باردین، جان پیرسون، برت مور و رابرت گیبنی است.

برنج. 21. موری هیل، نیوجرسی، ایالات متحده آمریکا، آزمایشگاه های بل. محل تولد ترانزیستور.

در همان ابتدا، تیم مهمترین تصمیم را می گیرد: تمرکز بر مطالعه خواص تنها دو ماده - سیلیکون و ژرمانیوم، به عنوان امیدوارکننده ترین برای اجرای کار. به طور طبیعی، گروه شروع به توسعه ایده قبل از جنگ شاکلی در مورد تقویت کننده جلوه میدانی کرد. اما الکترون های داخل نیمه هادی سرسختانه هرگونه تغییر پتانسیل در الکترود دروازه را نادیده گرفتند. از ولتاژها و جریان های بالا، کریستال ها منفجر شدند، اما نمی خواستند مقاومت خود را تغییر دهند.

جان باردین نظریه پرداز در این باره فکر کرد. شاکلی، با عدم دریافت نتیجه سریع، علاقه خود را به موضوع از دست داد و در کار شرکت فعالی نکرد. باردین پیشنهاد کرد که بخش قابل توجهی از الکترون‌ها در واقع آزادانه در اطراف کریستال پرسه نمی‌زنند، بلکه در نوعی تله در سطح نیمه‌رسانا گیر می‌کنند. بار این الکترون های "گیر" از میدان اعمال شده از خارج محافظت می کند، که به بخش عمده کریستال نفوذ نمی کند. این گونه بود که نظریه حالت های سطحی در سال 1947 وارد فیزیک حالت جامد شد. اکنون که علت شکست‌ها پیدا شده بود، گروه شروع به اجرای معنادارتر ایده اثر میدانی کرد. به سادگی هیچ ایده دیگری وجود نداشت. آنها با امید به از بین بردن تله های الکترونی شروع به درمان سطح ژرمانیوم به روش های مختلف کردند. ما همه چیز را امتحان کردیم - حکاکی شیمیایی، پرداخت مکانیکی، اعمال غیر فعال کننده های مختلف روی سطح. کریستال ها در مایعات مختلف غوطه ور شدند، اما نتیجه ای حاصل نشد. سپس تصمیم گرفته شد منطقه کنترل را تا حد امکان محلی سازی کنیم، که برای آن یکی از هادی ها و الکترود کنترل به شکل سوزن های فنری با فاصله نزدیک ساخته شد. آزمایشگر براتین که 15 سال تجربه با نیمه هادی های مختلف داشت، می توانست دستگیره های یک اسیلوسکوپ را به مدت 25 ساعت در روز بچرخاند.

باردین نظریه پرداز همیشه آنجا بود و شبانه روز آماده آزمایش محاسبات نظری خود بود. هر دو محقق، همانطور که می گویند، یکدیگر را پیدا کردند. آنها عملاً آزمایشگاه را ترک نکردند، اما زمان گذشت و هنوز نتایج قابل توجهی حاصل نشد.

هنگامی که براتین، که از شکست‌ها عذاب می‌کشید، سوزن‌ها را تقریباً نزدیک کرد، علاوه بر این، به طور تصادفی قطبیت‌های پتانسیل‌های اعمال شده روی آنها را با هم مخلوط کرد. دانشمند نمی توانست چشمانش را باور کند. او مبهوت شد، اما صفحه اسیلوسکوپ به وضوح تقویت سیگنال را نشان می داد. باردین نظریه پرداز با سرعت رعد و برق و بدون تردید واکنش نشان داد: هیچ اثر میدانی وجود ندارد و مربوط به او نیست. تقویت سیگنال به دلیل دیگری رخ می دهد. در تمام تخمین‌های قبلی، تنها الکترون‌ها به‌عنوان حامل‌های اصلی جریان در یک بلور ژرمانیوم در نظر گرفته می‌شدند و «حفره‌ها» که میلیون‌ها برابر کوچک‌تر بودند، به طور طبیعی نادیده گرفته شدند. باردین متوجه شد که این «سوراخ ها» هستند که اهمیت دارند. وارد کردن "سوراخ" از طریق یک الکترود (این فرآیند تزریق نامیده می شود) باعث ایجاد جریان بی اندازه بیشتر در الکترود دیگر می شود. و همه اینها در پس زمینه تغییرناپذیری وضعیت تعداد زیادی الکترون.

بنابراین، به روشی غیرقابل پیش بینی، در 19 دسامبر 1947، یک ترانزیستور نقطه ای متولد شد (شکل 22).

در ابتدا دستگاه جدید تریود ژرمانیوم نامیده شد. باردین و براتین این نام را دوست نداشتند. صداش نمیومد آنها می خواستند که این نام به "ثور" ختم شود، شبیه به یک مقاومت یا ترمیستور. در اینجا آنها به کمک مهندس الکترونیک جان پیرس می آیند که به کلمات مسلط بود (او بعداً با نام مستعار J. J. Coupling به یک محبوب کننده مشهور علم و نویسنده علمی تخیلی تبدیل شد). پیرس یادآوری می کند که یکی از پارامترهای یک تریود خلاء، شیب بودن مشخصه، به انگلیسی - transconductance است. او پیشنهاد کرد که پارامتر مشابهی از یک تقویت‌کننده حالت جامد را ترانزیستور و خود تقویت‌کننده، و این کلمه فقط روی زبان می‌چرخد، ترانزیستور نامیده شود. همه این اسم را دوست داشتند.

چند روز پس از کشف قابل توجه، در شب کریسمس، 23 دسامبر 1947، ارائه ترانزیستور به مدیریت آزمایشگاه تلفن بل انجام شد (شکل 23).

برنج. 23. ترانزیستور نقطه ای Bardeen-Brattain

ویلیام شاکلی که در اروپا تعطیلات خود را سپری می کرد، فوراً به آمریکا بازگشت. موفقیت غیرمنتظره باردین و براتین به غرور او عمیقا آسیب می زند. او اولین کسی بود که در مورد تقویت کننده نیمه هادی فکر کرد، گروه را رهبری کرد، مسیر تحقیق را انتخاب کرد، اما او نتوانست ادعای همکاری در حق اختراع "ستاره" را داشته باشد. در پس زمینه شادی عمومی، زرق و برق و صدای لیوان های شامپاین، شاکلی ناامید و غمگین به نظر می رسید. و سپس اتفاقی می افتد که همیشه با حجاب زمان از ما پنهان می ماند. در یک هفته، که شاکلی بعدها آن را "هفته مقدس" خود نامید، نظریه ترانزیستوری با اتصالات p-n را ایجاد کرد که جایگزین سوزن های عجیب و غریب شد و در شب سال نو یک ترانزیستور دوقطبی مسطح اختراع کرد. (توجه داشته باشید که یک ترانزیستور دوقطبی واقعی تا سال 1950 ساخته نشد.)

پیشنهاد یک نمودار مدار برای تقویت‌کننده حالت جامد کارآمدتر با ساختار لایه‌ای، شاکلی را در کشف اثر ترانزیستور با باردین و براتین برابر کرد.

شش ماه بعد، در 30 ژوئن 1948، در نیویورک، در مقر آزمایشگاه های تلفن بل، پس از انجام تمام تشریفات لازم برای ثبت اختراع، یک نمایش آزاد از ترانزیستور انجام شد. در آن زمان، جنگ سرد بین ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی از قبل آغاز شده بود، بنابراین نوآوری های فنی در درجه اول توسط ارتش ارزیابی می شد. در کمال تعجب همه حاضران، کارشناسان پنتاگون علاقه ای به ترانزیستور نداشتند و استفاده از آن را در سمعک توصیه کردند.

چند سال بعد، دستگاه جدید به یک جزء ضروری در سیستم کنترل موشک های نظامی تبدیل شد، اما در آن روز بود که نزدیک بینی ارتش ترانزیستور را از عنوان "فوق سری" نجات داد.

خبرنگاران نیز به این اختراع واکنش نشان دادند، بدون اینکه احساسات زیادی داشته باشند. در صفحه چهل و شش، در بخش «اخبار رادیو» نیویورک تایمز، یادداشت کوتاهی در مورد اختراع یک دستگاه رادیویی جدید وجود داشت. اما تنها.

آزمایشگاه های تلفن بل انتظار چنین پیشرفتی را نداشتند. دستورات نظامی با بودجه سخاوتمندانه آنها حتی در آینده دور پیش بینی نشده بود. تصمیم فوری برای فروش مجوز ترانزیستور به همه گرفته شده است. مبلغ تراکنش 25000 دلار است مرکز آموزشی در حال راه اندازی است و سمینارهایی برای متخصصان در حال برگزاری است. نتایج دیری نخواهد آمد (شکل 24).

ترانزیستور به سرعت در حال یافتن کاربردها در طیف وسیعی از کاربردها، از تجهیزات نظامی و کامپیوتری گرفته تا لوازم الکترونیکی مصرفی است. جالب اینجاست که اولین گیرنده رادیویی قابل حمل برای مدت طولانی به این نام خوانده می شد - ترانزیستور.

معادل اروپایی

کار بر روی ایجاد یک تقویت کننده نیمه هادی سه الکترودی نیز در طرف دیگر اقیانوس انجام شد، اما اطلاعات بسیار کمتری در مورد آنها وجود دارد.

اخیراً، آرماند ون دورمل، مورخ بلژیکی و مایکل ریوردان، استاد دانشگاه استنفورد، کشف کردند که "برادر ترانزیستور" باردین براتین در اواخر دهه 1940 در اروپا اختراع و حتی تجاری شد.

مخترعان اروپایی ترانزیستور نقطه ای هربرت فرانتس ماتار و هاینریش یوهان ولکر بودند (شکل 25). Matare یک فیزیکدان تجربی بود که برای شرکت آلمانی Telefunken کار می کرد و روی الکترونیک مایکروویو و رادار کار می کرد. ولکر بیشتر یک نظریه پرداز بود، مدت طولانی در دانشگاه مونیخ تدریس کرد و در طول سال های جنگ برای Luftwaffe کار می کرد.

برنج. 25. مخترعان ترانزیترون هربرت ماتار و هاینریش ولکر

آنها در پاریس ملاقات کردند. پس از شکست آلمان فاشیست، هر دو فیزیکدان به شعبه اروپایی شرکت آمریکایی وستینگهاوس دعوت شدند.

در سال 1944، Matare هنگام کار بر روی یکسو کننده های نیمه هادی برای رادارها، دستگاهی را طراحی کرد که آن را duodiode نامید. این یک جفت یکسو کننده نقطه موازی با استفاده از همان صفحه ژرمانیوم بود. با انتخاب صحیح پارامترها، دستگاه نویز را در واحد دریافت رادار سرکوب کرد. سپس Matare متوجه شد که نوسانات ولتاژ روی یک الکترود می تواند منجر به تغییر در قدرت جریان عبوری از الکترود دوم شود. توجه داشته باشید که شرح چنین اثری در حق اختراع لیلینفلد آمده بود و ممکن است ماتاره از آن اطلاع داشته باشد. اما به هر حال او به پدیده مشاهده شده علاقه مند شد و به تحقیق ادامه داد.

ولکر با انجام فیزیک کوانتومی و تئوری نوار جامدات از زاویه ای متفاوت به ایده ترانزیستور رسید. در همان آغاز سال 1945، او یک مدار تقویت کننده حالت جامد، بسیار شبیه به دستگاه شاکلی ایجاد کرد. در ماه مارس، ولکر موفق شد آن را مونتاژ و آزمایش کند، اما او خوش شانس تر از آمریکایی ها نبود. دستگاه کار نمی کند.

در پاریس، ماتارات و ولکر دستور دارند تا تولید صنعتی یکسو کننده های نیمه هادی را برای شبکه تلفن فرانسه سازماندهی کنند. در پایان سال 1947، یکسو کننده ها به صورت یک سری راه اندازی شدند و Matare و Welker زمان دارند تا تحقیقات را از سر بگیرند. آنها به آزمایش های بیشتر با دودیود ادامه می دهند. آنها با هم از ژرمانیوم بسیار خالص‌تر رکورد می‌سازند و اثر تقویت پایداری به دست می‌آورند. قبلاً در آغاز ژوئن 1948، Matare و Welker یک ترانزیستور نقطه کاری پایدار ایجاد کردند. ترانزیستور اروپایی نیم سال دیرتر از دستگاه Bardeen و Brattain ظاهر می شود، اما کاملاً مستقل از آن. ماتاره و ولکر نتوانستند چیزی در مورد کار آمریکایی ها بدانند. اولین اشاره در مطبوعات در مورد "دستگاه مهندسی رادیویی جدید" که از آزمایشگاه‌های بل بیرون آمد تا اول جولای ظاهر نشد.

سرنوشت بیشتر اختراع اروپایی غم انگیز بود. Matare و Welker در ماه آگوست یک درخواست ثبت اختراع برای اختراع آماده کردند، اما اداره ثبت اختراع فرانسه برای مدت بسیار طولانی این اسناد را مطالعه کرد. فقط در مارس 1952 آنها حق اختراع ترانزیترون را دریافت کردند - این نامی است که فیزیکدانان آلمانی برای تقویت کننده نیمه هادی خود انتخاب کردند. در آن زمان، شعبه پاریس وستینگهاوس تولید انبوه ترانزیترون ها را آغاز کرده بود. مشتری اصلی وزارت پست بود. بسیاری از خطوط تلفن جدید در فرانسه ساخته می شد. با این حال، عمر ترانزیترون ها کوتاه بود. با وجود این واقعیت که آنها بهتر و طولانی تر از "همکار" آمریکایی خود کار می کردند (به دلیل مونتاژ دقیق تر)، ترانزیترون ها نتوانستند بازار جهانی را تسخیر کنند. متعاقباً، مقامات فرانسوی به طور کلی از دادن یارانه به تحقیقات در زمینه الکترونیک نیمه هادی خودداری کردند و به پروژه های هسته ای بزرگتر روی آوردند. آزمایشگاه Matare و Welker در حال خراب شدن است. دانشمندان تصمیم می گیرند به وطن خود بازگردند. در آن زمان، احیای علم و صنعت پیشرفته در آلمان آغاز شد. ولکر در آزمایشگاه شرکت زیمنس که بعداً رهبری آن را بر عهده داشت، شغلی پیدا می‌کند و ماتاره به دوسلدورف نقل مکان می‌کند و رئیس یک شرکت کوچک به نام اینترمتال می‌شود که دستگاه‌های نیمه‌رسانا تولید می‌کند.

پس گفتار

اگر سرنوشت آمریکایی ها را دنبال کنیم، جان باردین در سال 1951 آزمایشگاه تلفن بل را ترک کرد، نظریه ابررسانایی را در پیش گرفت و در سال 1972 به همراه دو تن از شاگردانش جایزه نوبل "برای توسعه نظریه ابررسانایی" را دریافت کرد. "، بنابراین تبدیل شدن به تنها دانشمند تاریخ، دو بار برنده جایزه نوبل.

والتر براتین تا زمان بازنشستگی در سال 1967 در آزمایشگاه های تلفن بل کار می کرد، زمانی که به زادگاهش بازگشت تا در دانشگاه محلی فیزیک تدریس کند.

سرنوشت ویلیام شاکلی به شرح زیر بود. او در سال 1955 آزمایشگاه تلفن بل را ترک کرد و با کمک مالی آرنولد بکمن، شرکت شاکلی ترانزیستور، یک شرکت تولید ترانزیستور را تأسیس کرد. بسیاری از دانشمندان و مهندسان با استعداد برای کار در شرکت جدید می روند، اما پس از دو سال اکثر آنها شاکلی را ترک می کنند. گستاخی، گستاخی، عدم تمایل به گوش دادن به نظر همکاران و وسواس در عدم تکرار اشتباهی که در همکاری با باردین و براتین مرتکب شد، کار خود را انجام می دهند. شرکت در حال فروپاشی است.

کارمندان سابق او گوردون مور و رابرت نویس با حمایت همان بکمن، Fairchild Semiconductor را تأسیس کردند و سپس در سال 1968 شرکت خود را به نام اینتل ایجاد کردند.

رویای شاکلی برای ساختن یک امپراتوری تجاری نیمه هادی توسط دیگران محقق شد (شکل 26) و او دوباره نقش یک ناظر خارجی را به دست آورد. طنز ماجرا این است که در سال 1952، شاکلی بود که طراحی یک ترانزیستور اثر میدانی مبتنی بر سیلیکون را پیشنهاد کرد. با این حال، Shockly Transistor Corporation هیچ FET منتشر نکرد. امروزه این دستگاه اساس کل صنعت کامپیوتر است.

برنج. 26. تکامل ترانزیستور

شاکلی پس از شکست در تجارت، استاد دانشگاه استنفورد می شود. او سخنرانی های درخشانی در مورد فیزیک ارائه می دهد، شخصاً با دانشجویان فارغ التحصیل سر و کار دارد، اما او فاقد شکوه و جلال سابق خود است - همه چیزهایی که آمریکایی ها آن را کلمه بزرگ تبلیغات می نامند. شاکلی در زندگی عمومی گنجانده شده است و شروع به ارائه در مورد بسیاری از مسائل اجتماعی و جمعیتی می کند. او با ارائه راه حل هایی برای مشکلات حاد مرتبط با افزایش جمعیت در کشورهای آسیایی و تفاوت های ملی، به سمت اصلاح نژاد و عدم تحمل نژادی می رود. مطبوعات، تلویزیون، مجلات علمی او را به افراط گرایی و نژادپرستی متهم می کنند. شاکلی دوباره "مشهور" است و به نظر می رسد از همه چیز لذت می برد. شهرت و حرفه او به عنوان یک دانشمند رو به پایان است. او بازنشسته می شود، ارتباط خود را با همه، حتی با فرزندان خود، متوقف می کند و زندگی خود را به عنوان یک گوشه نشین می گذراند.

افراد مختلف، سرنوشت های متفاوت، اما همه آنها با مشارکت در کشفی متحد می شوند که جهان ما را به طور اساسی تغییر داده است.

تاریخ 19 دسامبر 1947 را به درستی می توان تولد عصر جدیدی دانست. شمارش معکوس زمان جدید آغاز شده است. جهان وارد عصر دیجیتال شده است.

ادبیات

1. ویلیام اف. برینکمن، داگلاس ای. هاگان، ویلیام دبلیو تروتمن. تاریخچه اختراع ترانزیستور و جایی که ما را هدایت می کند // IEEE Journal of Solid-State Circuits. جلد 32، شماره 12. دسامبر 1997.
2. هوگو گرنزبک یک اختراع رادیویی هیجان انگیز // اخبار رادیویی. سپتامبر 1924
3. Novikov M.A. Oleg Vladimirovich Losev - پیشگام الکترونیک نیمه هادی // فیزیک حالت جامد. 1383. جلد 46، شماره. 1.
4. Ostroumov B., Shlyakhter I. مخترع kristadin O. V. Losev. // رادیو. 1952. شماره 5.
5. Zhirnov V., Suetin N. اختراع مهندس Losev // کارشناس. 2004. شماره 15.
6. لی تی اچ، تاریخچه غیرخطی رادیو. انتشارات دانشگاه کمبریج. 1998.
7. Nosov Yu. پارادوکس های ترانزیستور // Kvant. 2006. شماره 1.
8. اندرو امرسون واقعاً چه کسی ترانزیستور را اختراع کرد؟ www.radiobygones.com
9. مایکل ریوردان چگونه اروپا ترانزیستور را از دست داد // IEEE Spectrum، نوامبر. 2005. www.spectrum.ieee.org

از سال 1947، کار فشرده در اتحاد جماهیر شوروی در زمینه تقویت کننده های نیمه هادی - در TsNII-108 (آزمایشگاه S. G. Kalashnikov) و NII-160 (NII "Istok", Fryazino, lab. A. V. Krasilova) آغاز شد. 15 نوامبر 1948 در مجله "بولتن اطلاعات" A.V. کراسیلوف مقاله ای با عنوان "تریود کریستال" منتشر کرد. این اولین نشریه در اتحاد جماهیر شوروی در مورد ترانزیستورها بود.

بنابراین، اولین ترانزیستور شوروی در اتحاد جماهیر شوروی مستقل از کار دانشمندان آمریکایی ایجاد شد. به یاد بیاورید که در 16 دسامبر 1947، اولین ترانزیستور جهان در شرکت آمریکایی Bell Labs ساخته شد و در ژوئیه 1948، 4 ماه زودتر از انتشار شوروی، اطلاعاتی در مورد این اختراع در مجله The Physical Review ظاهر شد.

اولین تریودهای ژرمانیوم شوروی C1-C4 (اصطلاح "ترانزیستور" در اتحاد جماهیر شوروی در دهه 1960 مورد استفاده قرار گرفت) قبلاً در سال 1949 توسط آزمایشگاه کراسیلوف به تولید انبوه رسیدند. در سال 1950 نمونه هایی از تریودهای ژرمانیوم در FIAN (B.M. Vul، A. V. Rzhanov، V. S. Vavilov، و دیگران)، در موسسه فیزیک و فناوری لنینگراد (V. M. Tuchkevich، D. N. Nasledov) و در آکادمی علوم IRE اتحاد جماهیر شوروی (S. G. Kalashnikov، N. A. Penin و دیگران). در آن زمان ترانزیستورهای شوروی بدتر از ترانزیستورهای وارداتی نبودند.

به طور طبیعی، ترانزیستورها از ابتدا ظاهر نشدند - این سالها تحقیق قبل از آن انجام شد.
در سال 1926، Ya.I. Frenkel، فیزیکدان شوروی، فرضیه ای در مورد نقص در ساختار بلوری نیمه هادی ها، به نام "مکان های خالی" یا، به طور معمول، "حفره ها" که می توانند در اطراف کریستال حرکت کنند، مطرح کرد. در دهه 1930، آکادمیسین A.F. Ioffe آزمایش هایی را با نیمه هادی ها در موسسه فیزیک مهندسی لنینگراد آغاز کرد.
در سال 1938، آکادمیسین اوکراینی B. I. Davydov و همکارانش نظریه انتشار یکسوسازی جریان متناوب با استفاده از آشکارسازهای کریستالی را ارائه کردند که بر اساس آن در مرز بین دو لایه هادی انجام می شود. پ-و n-هدایت علاوه بر این، این نظریه در مطالعات V.E. لاشکارف، که در سال 1939-1941 در کیف برگزار شد. او دریافت که در دو طرف "لایه سد" که به موازات سطح مشترک اکسید مس و مس قرار دارد، حامل‌های جریانی با علائم متضاد (پدیده اتصال p-n) وجود دارد و ورود ناخالصی‌ها به نیمه‌هادی‌ها به شدت توانایی آنها را برای هدایت افزایش می‌دهد. جریان الکتریسیته. لاشکارف همچنین مکانیسم تزریق (انتقال حامل های جریان) را کشف کرد - پدیده ای که اساس عملکرد دیودهای نیمه هادی و ترانزیستورها را تشکیل می دهد.
این مطالعات با جنگ قطع شد. با این حال، جنگ به شدت سؤال نیاز به توسعه صنعت الکترونیک شوروی را مطرح کرد. به ویژه توسعه رادار ضروری بود.

با آغاز جنگ، کارخانه رادیویی لنینگراد تنها 45 مجموعه از "رادار رادیویی هواپیما" RUS-1 را تولید کرد. در دو سال اول جنگ، ایستگاه های رادار دیگر در اتحاد جماهیر شوروی تولید نمی شدند. در 4 ژوئیه 1943، کمیته دفاع دولتی قطعنامه "در مورد رادار" را تصویب کرد.

کمیته دفاع ایالتی
قطعنامه شماره GOKO-3683ss
4 ژوئیه 1943. مسکو. کرملین

درباره رادار
با در نظر گرفتن اهمیت استثنایی رادار برای افزایش توان رزمی ارتش سرخ و نیروی دریایی، کمیته دفاع دولتی تصمیم می گیرد:
1. ایجاد یک شورای رادار زیر نظر کمیته دفاع دولتی
وظایف زیر را به شورای رادار در GOKO محول کنید:
الف) تهیه پیش نویس تکالیف نظامی و فنی برای GOKO برای طراحان در مورد مسائل سیستم تسلیحاتی با استفاده از رادار ارتش سرخ و نیروی دریایی.
ب) توسعه همه جانبه صنعت و فناوری رادار، اطمینان از ایجاد امکانات راداری جدید و بهبود انواع رادارهای موجود و نیز اطمینان از تولید سریال رادارهای با کیفیت بالا توسط صنعت.
ج) دخالت در امر رادار بزرگترین نیروهای علمی، طراحی و مهندسی که قادر به پیشبرد فناوری رادار هستند.
د) نظام‌بندی و تعمیم کلیه دستاوردهای علم و فناوری در زمینه رادار، چه در اتحاد جماهیر شوروی و چه در خارج از کشور، با استفاده از ادبیات علمی و فنی و همه منابع اطلاعاتی.
ه) تهیه پیشنهادات برای کمیته دفاع دولتی در مورد واردات تجهیزات راداری.
2. تصویب شورای رادار به ترکیب زیر: جلد. مالنکوف (رئیس)، آرخیپوف، برگ، گولوانوف، گوروخوف، دانیلین، کابانوف، کالمیکوف، کوبزارف، استوگوف، ترنتیف، اوگر، شاخورین، شوکین.
3. در مقابل شورای رادار به عنوان وظایف فوری تعیین کنید:
الف) حصول اطمینان از بهبود کیفیت و افزایش تولید سریال رادارهای زیر ساخت صنعت - تاسیسات شناسایی، شناسایی هواپیما و نشانه گیری هواپیماهای جنگنده به سمت آنها در سیستم پدافند هوایی - "پگماتیت - 3" و "ردوت". با پیوست ارتفاع بالا؛ ایستگاه های هدایت اسلحه SON برای اطمینان از شلیک لشکرهای ضد هوایی در سیستم دفاع هوایی. سیستم های راداری هوابرد برای هدایت رادیویی برای هواپیماهای دو موتوره "Gneiss - 2"؛ دستگاه های راداری برای شناسایی هواپیما و کشتی "دوست یا دشمن".
ب) حصول اطمینان از ایجاد و آزمایش نمونه های اولیه و آماده سازی برای تولید انبوه رادارهای زیر - تأسیسات برای نشان دادن نورافکن برای آتش رگبار توسط توپخانه ضد هوایی در سیستم پدافند هوایی. ایستگاه هدایت اسلحه SON - 3 برای اطمینان از شلیک توسط بخش ضد هوایی در سیستم دفاع هوایی. تاسیسات راداری برای هدف قرار دادن هواپیماهای بمب افکن دوربرد؛ سیستم هدایت راداری برای یک جنگنده تک موتوره؛ نصب جهانی تشخیص دریایی برای انواع کشتی ها، از جمله زیردریایی ها و قایق های اژدر. تاسیسات کشتی و ساحلی برای شناسایی و تامین شلیک توسط کالیبر اصلی کشتی های سطحی و باتری های ساحلی در هر شرایط دید.
4. به منظور ارائه پیشرفت های جدید و تولید سریال رادارها با محصولات مدرن الکترووکیوم با کیفیت بالا، یک موسسه الکترووکیوم با یک کارخانه آزمایشی ایجاد کنید. .
مؤسسه الکترووکیوم را در منطقه کارخانه شماره 747 NKEP قرار دهید
تأیید رئیس مؤسسه الکتروواکوم، رفیق وکشینسکی اس.
6. برای حل مشکلات طراحی یکپارچه تجهیزات راداری برای تأسیسات، توسعه مشخصات تاکتیکی و فنی دستگاه های رادار و هماهنگی کار بخش های طراحان ارشد کارخانه ها در صنعت رادار، تشکیل دفتر طراحی رادار.
تایید رئیس دفتر طراحی رادار رفیق پوپوف N.L.
7. سازمان دهی در کمیساریای مردمی صنعت برق، ریاست اصلی صنعت رادار، متشکل از:
الف) مؤسسه تحقیقات علمی رادار همه اتحادیه.
ب) موسسه الکترووکیوم.
ج) دفتر طراحی؛
د) کارخانه های نارکومالکتروپروم شماره 465، 747، 498، 208 و 830.
7. تایید رفیق برگ A.I. معاون کمیساریای مردمی صنعت برق در امور رادار.
8. بازگرداندن دانشکده مهندسی رادیو در موسسه مهندسی برق مسکو.
9. اداره اصلی ذخایر کار زیر نظر شورای کمیسرهای خلق اتحاد جماهیر شوروی (رفقای مسکاتوف و زلنکو) همراه با کمیته مرکزی اتحادیه کمونیست جوان لنینیست اتحادی (رفقای میخائیلوف) را ملزم به سازماندهی 15 مدرسه حرفه ای کند. با یک گروه دانش آموزی 10 هزار نفری به منظور تربیت نیروهای واجد شرایط در این مدارس برای کارخانجات صنعت رادار.
10. تعیین 30 حقوق شخصی تا هر کدام تا 5000 روبل و 70 حقوق تا سقف 3000 روبل برای کارگران عمده علمی، طراحی، مهندسی و فنی در رادار.
11. به رئیس شورای رادار اجازه دهید تا کارکنان دستگاه شورا را تایید کند.
12. شورای رادار را به همراه کمیسیون برنامه ریزی دولتی زیر نظر شورای کمیسرهای خلق اتحاد جماهیر شوروی (رفیق ووزنسنسکی)، نارکومالکتروپروم (رفیق کابانوف)، کمیساریای مردمی صنعت هوانوردی (رفیق شاخورین)، کمیساریای مردمی تسلیحات )، Narkomsudprom (رفیق Nosenko)، Narkomsredmash (رفیق Akopov))، Narkomvooruzheniya (رفیق Ustinov) و 15 جولای امسال. پیشنهادات مربوط به اقدامات سازماندهی تولید تجهیزات راداری را برای تصویب کمیته دفاع دولتی ارائه کند.

رئیس کمیته دفاع دولتی I. Stalin

مؤسسه تحقیقات علمی رادار اتحاد، که مطابق با این فرمان ایجاد شد، TsNII-108 نامگذاری شد (اکنون "TsNIRTI به نام آکادمیک A.I. Berg"). A.I رهبر آن شد. برگ. این موسسه به ایجاد رادارها و روش های مقابله با آنها مشغول بود. یکی از کارمندان این موسسه تحقیقاتی، رئیس آزمایشگاه، سرگئی گریگوریویچ کلاشنیکف، بعداً اولین دوره سیستماتیک فیزیک نیمه هادی ها را در اتحاد جماهیر شوروی ایجاد کرد و در دانشگاه سخنرانی کرد.

در 6 آگوست همان 1943، قطعنامه ای در مورد ایجاد در شهر فریازینو بر اساس کارخانه رادیو لامپ (کارخانه N747) NII-160 (از این پس به عنوان موسسه تحقیقات فناوری الکترونیک، موسسه تحقیقات ایستوک نامیده می شود، به تصویب رسید. NPO Istok، GNPP Istok). این پژوهشکده وظیفه ایجاد دستگاه های الکترووکیوم برای ایستگاه های رادار را بر عهده گرفت.

مهندس و مخترع باتجربه سرگئی آرکادیویچ وکشینسکی، رئیس سابق آزمایشگاه خلاء صنعتی (OVL)، از لنینگراد به نووسیبیرسک تخلیه شد، و مهندس ارشد سابق سوتلانا، و از سال 1940 رئیس دفتر ویژه متالوگرافی، تخلیه شد. ، به عنوان مدیر مؤسسه تحقیقاتی و سپس به نووسیبیرسک منصوب شد. او کمتر از یک سال را به عنوان مدیر NII-160 گذراند، اما ارزشمندترین شایستگی او جذب تعدادی از کارمندان دفتر ویژه خود و همچنین ارزشمندترین کارگران OVL به ریاست رئیس آن S.A. زوسمانوفسکی (او به عنوان معاون علمی وکشینسکی منصوب شد). از جمله آنها Yu.A. Youth، V. I. Egiazarov، G. A. Shustin، S. A. Zusmanovsky، K. P. Shakhov، A. V. Krasilov، V.S. Lukoshkov، T.B. فوگلسون و دیگران. همراه با کارمندان سوتلانا، این لنینگرادها به صندوق طلای مؤسسه تبدیل شدند.

مؤسسات NII-160 و TsNII-108 به ویژه در حل مشکل افزایش توان خروجی و فرکانس های عملیاتی ترانزیستورها به طور فعال همکاری کردند و در نتیجه ایده یک فرآیند فناوری جدید "فیوژن- انتشار" مطرح شد. متولد شد که بر اساس آن ترانزیستورهای سریال ژرمانیوم P401-P403 و P410 ظاهر شد، P411. اما در سال 1957، A.I. Berg یک موسسه جدید رادیو الکترونیک در آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی ایجاد کرد، که خود او ریاست آن را بر عهده داشت، کارمندانی که درگیر دستگاه های نیمه هادی بودند به آنجا نقل مکان کردند و این جهت در TsNII-108 محدود شد.

در اتحاد جماهیر شوروی، اولین کار تحقیقاتی در مورد ترانزیستورها در دسامبر 1948 به NII-160 (بعدها - NII "Istok") تحویل داده شد. DI. مندلیف به رهبری A.V. کراسیلووا

الکساندر ویکتوروویچ کراسیلوف به حق پدرسالار الکترونیک نیمه هادی داخلی در نظر گرفته می شود. متولد 14 سپتامبر 1910. فارغ التحصیل از موسسه پلی تکنیک کیف. او کار خود را در سال 1932 در کارخانه "سوتلانا" در لنینگراد آغاز کرد.

او در توسعه الکترونیک خلاء مشارکت فعال داشت. در طول جنگ بزرگ میهنی، او در ایجاد یک کارخانه لوله رادیویی در نووسیبیرسک شرکت کرد. او برای سفارش تجهیزات صنعت خلاء به ایالات متحده فرستاده شد و در آنجا با کار شرکت های الکترونیکی پیشرو آن زمان آشنا شد: جنرال الکتریک، وستینگهاوس، RCA، هیولت پاکارد، وستون.

تحت رهبری وی، موسسه تحقیقاتی "ایستوک" چندین سری از آشکارسازهای سیلیکونی مایکروویو را در محدوده سانتی‌متری و میلی‌متری توسعه داد و به تولید رساند که نیازهای رادار، ابزار دقیق رادیویی و تجهیزات اندازه‌گیری مایکروویو را برآورده می‌کند. در همان زمان، مجموعه ای از تجهیزات برای اندازه گیری تمام پارامترهای الکتریکی آشکارسازها، از جمله اندازه گیری در فرکانس های مایکروویو، توسعه یافت. برای این آثار، A. V. Krasilov در سال 1949 جایزه استالین را دریافت کرد.

از اوت 1953، A. V. Krasilov رئیس بخش NII-35 (NII "Pulsar") بود. وی بیش از 20 سال در این سمت هدایت توسعه، بهسازی، تحقیق و اجرای صدها نوع دیود ژرمانیوم، ترانزیستور، دیود تونلی را در کارخانه پایلوت پژوهشکده و 9 کارخانه در نقاط مختلف کشور بر عهده داشت. در طی این کارها، خواص اساسی ژرمانیوم، روش‌های پردازش آن، اصول طراحی دستگاه‌ها، روش‌های آزمایش آنها، راه‌های دستیابی به سفتی و قابلیت اطمینان لازم، از جمله مواردی که برای کار در شرایط خاص انجام می‌شود، مورد مطالعه قرار گرفت.

A. V. Krasilov نویسنده تعدادی جهت جدید در طراحی و ساخت دستگاه های نیمه هادی است، مانند روش های انتشار مواد ناخالص به کریستال های ژرمانیوم و سیلیکون، روش رشد همپایه، روش های تجزیه پیرولیتیک ترکیبات ژرمانیوم، سیلیکون و فلزات، روش‌های حکاکی دستگاه‌های نیمه‌رسانا، و بسیاری از روش‌های فناوری اساسی دیگر.

سوزانا گوکاسونا مادویان. 1950

سوزانا گوکاسونا مادویان در 24 ژوئن 1925 در شهر باتومی در گرجستان به دنیا آمد.
در سال 1944 از دبیرستان با افتخار فارغ التحصیل شد و وارد انستیتوی فناوری شیمیایی مسکو شد. مندلیف. همانطور که در بالا ذکر شد، او پایان نامه خود را "بررسی مواد برای یک تریود کریستالی" در NII-160 تحت هدایت A.V نوشت. کراسیلووا

ایجاد ترانزیستورهای نقطه ای آغاز کار او بود، اما به زودی مجبور شد به توسعه و ساخت دیودها برای توسعه فناوری رایانه روی آورد.

در سال 1953، او به همراه A.V. کراسیلوف برای کار در موسسه تحقیقاتی الکترونیک نیمه هادی (NII-35، اکنون پالسار) که به تازگی افتتاح شده بود، رفت. در همان سال، S.G. مادویان اولین نمونه اولیه ترانزیستور ژرمانیوم مسطح (طبق اصطلاحات آن زمان - لایه لایه) را در اتحادیه ایجاد کرد. این توسعه مبنایی برای دستگاه های سریال انواع P1، P2، P3 و تغییرات بعدی آنها شد.
در پایان سال 1960، S.G. مادویان از پایان نامه خود برای درجه کاندیدای علوم فنی دفاع کرد و مجموعه ای از کارهای جدید را در زمینه ایجاد دستگاه های مایکروویو - دیودهای تونلی که نه تنها بر اساس ژرمانیوم، بلکه بر اساس مواد نیمه هادی جدیدی که تا آن زمان ظاهر شده بودند - آغاز کرد - آرسنید گالیم و آنتیمونید گالیوم با این حال، در سال 1969 او صنعت نیمه هادی را ترک کرد و به تدریس پرداخت - او سمت استادیار گروه دستگاه های نیمه هادی را در موسسه فولاد و آلیاژها دریافت کرد. او در آنجا درس "تکنولوژی دستگاه های نیمه هادی" را تدریس کرد و تعدادی کتاب درسی، دوره سخنرانی، طراحی دوره و کارگاه آزمایشگاهی نوشت. نظارت بر کار دانشجویان تحصیلات تکمیلی؛ 9 نفر از آنها از رساله دکتری دفاع کردند.

S.G. مادویان و A.V. کراسیلوف

پس از جنگ، V.E. لوشکارف تحقیقات خود را از سر گرفت و در اوایل دهه 1950 اولین ترانزیستورهای نقطه ای را در آزمایشگاه ساخت. از شایستگی های علمی لاشکارف قدردانی شد: او ریاست موسسه جدید نیمه هادی ها آکادمی علوم اوکراین را بر عهده داشت که در سال 1960 افتتاح شد.

ترانزیستورهای شوروی P1A و P3A (با رادیاتور). 1957

در اوایل دهه 1950، در NII-160، F. A. Shchigol (که مانند S. G. Madoyan دانشجوی کارشناسی ارشد زیر نظر A. V. Krasilov بود) و N. N. Spiro روزانه ده ها ترانزیستور نقطه ای از نوع C1-C4 تولید کردند و M. M. Samokhvalov در NII- توسعه داد. 35 راه حل جدید برای فناوری گروهی، فناوری "فیوژن- انتشار" برای به دست آوردن پایه نازک ترانزیستورهای RF. در سال 1953، بر اساس مطالعات مربوط به خواص ترموالکتریک نیمه هادی ها، A.F. Ioffe مجموعه ای از ژنراتورهای ترموالکتریک را ایجاد کرد و ترانزیستورهای مسطح P1، P2، P3 در NII-35 ساخته شدند. به زودی یک ترانزیستور ژرمانیومی برای فرکانس های 1.0 - 1.5 مگاهرتز در آزمایشگاه S. G. Kalashnikov به دست آمد و F. A. Shchigol ترانزیستورهای آلیاژی سیلیکونی از نوع P501-P503 را طراحی کرد.

فلیکس آناتولیویچ شیگول برنده جایزه لنین برای توسعه صنعت نیمه هادی شد. از جمله شایستگی های او ایجاد ترانزیستور مسطح سیلیکونی جهانی کم مصرف 2T312 است که همراه با بسیاری از مشتقات آن هنوز در حال تولید است.

خالق اولین ترانزیستورهای مسطح سیلیکونی فلیکس آناتولیویچ شیگول

در سال 1957، صنعت شوروی 2.7 میلیون ترانزیستور تولید کرد. آغاز ایجاد و توسعه فناوری موشکی و فضایی و سپس رایانه و همچنین نیازهای ابزار دقیق و سایر بخش های اقتصاد با ترانزیستورها و سایر قطعات الکترونیکی تولید داخلی کاملاً برآورده شد.

این چیزی است که S.G. مادویان در مورد ایجاد صنعت نیمه هادی شوروی صحبت می کند:

در حدود سال 1960، انتقال کار به کارخانه های جدید آغاز شد. سپس بسیاری از کارخانه های نیمه هادی بوجود آمدند، اما به نوعی عجیب و غریب: در تالین، تولید نیمه هادی در یک کارخانه کبریت سازی سابق سازماندهی شد، در بریانسک، بر اساس یک کارخانه قدیمی ماکارونی، یک کارخانه ماکارونی جدید ساخته شد، و کارخانه قدیمی داده شد. به تولید دستگاه های نیمه هادی. در ریگا، ساختمان یک مدرسه فنی ورزشی تحت کارخانه دستگاه های نیمه هادی قرار گرفت. بنابراین، کار اولیه همه جا سخت بود، به یاد دارم که در اولین سفر کاری خود در بریانسک به دنبال یک کارخانه ماکارونی بودم و به یک کارخانه ماکارونی جدید رسیدم، آنها به من توضیح دادند که یک کارخانه قدیمی نیز وجود دارد، و در کارخانه قدیمی در کارخانه نزدیک بود پایم بشکند، در یک گودال زمین خوردم، به علاوه، روی زمین در راهرویی که به دفتر مدیر منتهی می شد.
سپس تولید انبوه ترین نوع دستگاه ها - ترانزیستورهای ژرمانیوم کم مصرف در نووگورود بزرگ آغاز شد و سپس شروع به ساخت کارخانه های جدید کردند. در ابتدا مکان های استقرار تولید به گونه ای انتخاب شد که زیرساخت های آماده وجود داشته باشد، در شهرهایی که مردم می خواستند زندگی کنند، امکان جذب کارگر در آنجا وجود داشت و سپس شروع به ساخت کارخانه های نیمه هادی کردند. به عنوان مثال، در Zaporozhye، زیرا ما عمدتاً از نیروی کار زنان در همه مکان‌های مونتاژ استفاده می‌کردیم، و در Zaporozhye زنان بیکار زیادی وجود داشت. خب اینطوری گسترش پیدا کردیم و جلو رفتیم.

ترانزیستور پیش نیاز تمام میکروالکترونیک های مدرن است. اگر در یک تلفن همراه معمولی به جای ترانزیستور از لوله های پرتو کاتدی استفاده می شد، دستگاه اندازه کلیسای جامع کلن را به خود می گرفت.

مقاومت انتقال

در شب کریسمس سال 1947، آزمایشگاه های تلفن بل ویلیام شاکلی، والتر براتین و جان باردین اولین ترانزیستور مبتنی بر مواد نیمه هادی ژرمانیوم را به کارکنان شرکت خود نشان دادند. تقریباً در همان زمان، دانشمندان آلمانی هربرت فرانتس ماتار و هاینریش ولکر به اصطلاح "ترانزیستور فرانسوی" را توسعه دادند و در سال 1848 حق امتیازی را برای آن دریافت کردند. در همان سال، رابرت دنک اولین گیرنده رادیویی ترانزیستوری را بر اساس یک الکترود پوشش داده شده با اکسید طراحی کرد. دنک اختراع خود را حق اختراع نکرد و حتی تنها کپی گیرنده را برای جلوگیری از سوء استفاده از بین برد.

سیلیکون برنده شد

با این حال، دانشمندان هنوز مجبور بودند سخت روی انتخاب مواد کار کنند تا زمانی که قطعات نیمه هادی قادر به برآوردن الزامات فنی باشند. از سال 1955، تولید انبوه ترانزیستورهای سیلیکونی آغاز شد، که به سرعت جایگزین لوله های خلاء از دستگاه های مختلف شد. مزیت ترانزیستورها این است که بسیار کوچکتر هستند و گرم نمی شوند. اکنون ساخت کامپیوترهایی که کل اتاق را اشغال نکنند ممکن شده است. در دهه 1960 ظاهر شد. مدارهای مجتمع نیاز به توسعه ترانزیستورهای کوچک تری داشتند، به طوری که با گذشت زمان هزار برابر کوچک شدند و از یک مو نازک تر شدند.

• 1925: جولیوس ادگار لیلینفلد نظریه ای را برای ترانزیستورها ایجاد کرد، اما نتوانست آنها را به واقعیت تبدیل کند.
• 1934: اسکار هیل FET را اختراع کرد.
• 1953: اولین ترانزیستورها در سمعک.
• 1971: اولین ریزپردازنده Intel 4004 بود.

ولادیمیر گاکوف،روزنامه نگار، نویسنده علمی تخیلی، مدرس. فارغ التحصیل از دانشکده فیزیک دانشگاه دولتی مسکو. در پژوهشکده کار می کرد. از سال 1984 در کار خلاق. در سال 1990-1991 . - دانشیار دانشگاه مرکزی میشیگان.از سال 2003 در آکادمی اقتصاد ملی تدریس می کند. نویسنده 8 کتاب و بیش از 1000 نشریه

تاریخچه ترانزیستورها
پترل های انقلاب سیلیکونی

یک اشتباه مضحک منجر به کشفی شد که نویسندگان آن جایزه نوبل را به ارمغان آورد

بیش از شصت سال پیش، در 23 دسامبر 1947، سه فیزیکدان آمریکایی، ویلیام شاکلی، جان باردین، والتر براتین، دستگاه جدیدی را به همکاران خود نشان دادند - تقویت کننده نیمه هادی یا ترانزیستور. از لوله های رادیویی کوچکتر، ارزان تر، قوی تر و بادوام تر بود و علاوه بر این، انرژی بسیار کمتری مصرف می کرد. در یک کلام، این کشف یک هدیه کریسمس واقعی از سه "بابا نوئل" به بشر بود - انقلاب بزرگ سیلیکون از این عنصر اصلی مدارهای مجتمع آغاز شد که منجر به ظهور "رایانه های شخصی" شد که امروزه به طور کلی پذیرفته شده اند.

هر سه جایزه نوبل شایسته دریافت کردند، و باردین متعاقباً موفق شد جایزه دوم را - در سال 1972، برای ایجاد نظریه میکروسکوپی ابررسانایی (به همراه لئون کوپر و جان شریفر - بسیار پایین تر) دریافت کند. سرنوشت ویلیام شاکلی به طور کلی بسیار کنجکاو بود.

تقویت کننده پیشرفت تکنولوژیکی

تاریخ اختراع تقویت کننده های نیمه هادی - ترانزیستورها - علیرغم گذرا بودن، چشمگیر بود. همه اینها در دو دهه پس از جنگ جا افتاد، اما چه چیزی در آن نبود! در اینجا "پروازهای" شگفت انگیز رقبای سه گانه خوش شانس است: آنها به معنای واقعی کلمه در فاصله چند سانتی متری از کشف، آن را ندیدند و از آنجا گذشتند، از جمله با جایزه نوبل که برای آنها درخشید. دانش آموزان ایده های معلم را به خوبی جذب کردند که تقریباً او را بدون جایزه نوبل فوق الذکر رها کردند، به طوری که رئیس ناامید مجبور شد در یک هفته کاری غیرممکن را انجام دهد تا به تیم بسیار زیرک خود برسد. بله، و خود ترانزیستور، همانطور که اغلب اتفاق می افتاد، در نتیجه یک اشتباه مضحک توسط یکی از قهرمانان این داستان، که توسط یک رشته طولانی از شکست خسته شده بود، متولد شد. و سرانجام، "کوری" نه چندان چشمگیر رسانه های جمعی که یکی از انقلاب های تکنولوژیکی اصلی قرن بیستم را گزارش می کردند ... با حروف کوچک در صفحات آخر!

سرنوشت دو شرکت کننده در این رویداد تاریخی دراماتیک است. با از دست دادن علاقه به معدن طلایی که کشف کردند، هر دو به سمت های دیگر رفتند. اما باردین، همانطور که قبلاً ذکر شد، دومین جایزه نوبل را دریافت کرد (در این داستان تعداد آنها به اندازه کافی بود) و شاکلی خشم عمومی و ناآگاهی کل جامعه علمی را دریافت کرد. قبل از آن، او هنوز موفق شد بهترین کارمندان خود را از دست بدهد. آنها پس از فرار از شرکت او و ایجاد شرکت خود، به عنوان خالقان اولین مدارهای مجتمع ثروتمند و مشهور شدند.

این یک مقاله نیست - یک رمان جذاب برای نوشتن درست!

اما همه چیز مرتب است. بنابراین، در اواسط قرن گذشته، مسئله جایگزینی لوله های خلاء بزرگ، دمدمی مزاج، انرژی بر و کوتاه مدت با چیزی مینیاتوری و کارآمدتر در دستور کار قرار گرفت. چندین دانشمند و کل گروه های تحقیقاتی به طور همزمان برای حل این مشکل انتخاب شدند.

اگرچه همه چیز حتی زودتر شروع شد - در سال 1833، زمانی که مایکل فارادی انگلیسی متوجه شد که هدایت الکتریکی سولفید نقره با گرم شدن افزایش می یابد. نزدیک به یک قرن بعد، در سال 1926، جولیوس ادگار لیلینفیلد، هموطن فارادی، حق اختراعی به نام «روش و دستگاه کنترل جریان‌های الکتریکی» را دریافت کرد، که در واقع ترانزیستور را پیش‌بینی می‌کرد، اما هرگز ساخت. و در پایان جنگ جهانی دوم، متخصصان شرکت تحقیقاتی Bell Telephone Laboratories، که دفتر مرکزی آن در موری هیلز، نیوجرسی قرار دارد، مطالعه خواص رسانایی الکتریکی مواد نیمه هادی را آغاز کردند.

در آنجا بود که تحت رهبری نظریه پرداز برجسته ویلیام شاکلی، یکی از اولین اتاق های فکر در تاریخ علم آمریکا ایجاد شد. حتی قبل از جنگ، شاکلی سعی کرد مشکل افزایش رسانایی نیمه هادی ها را با استفاده از میدان الکتریکی خارجی حل کند. طرح این دستگاه در مجله کاری این دانشمند برای سال 1939 بسیار یادآور ترانزیستور اثر میدان فعلی بود، اما آزمایشات پس از آن با شکست به پایان رسید.

در پایان جنگ، بسیاری از همکاران شاکلی و مهمتر از همه، مشتریان و سرمایه گذاران بالقوه، تجارت های بزرگ و صنایع دفاعی، فرصت داشتند تا به نیمه هادی ها اعتقاد داشته باشند. آنها تحت تأثیر رادارهای ساخته شده در طول جنگ قرار گرفتند که مبتنی بر آشکارسازهای نیمه هادی بودند.

اول از همه، شاکلی یک هم مدرسه ای سابق، نظریه پرداز جان باردین را به موری هیلز دعوت کرد و او را به روشی ساده از دانشگاه دور کرد: او دو برابر حقوق پیشنهاد کرد. علاوه بر این دو نفر، این گروه شامل پنج متخصص دیگر بود: یک نظریه پرداز، دو آزمایشگر، یک شیمیدان فیزیک و یک مهندس الکترونیک. کاپیتان این تیم از دانشمندان همان وظیفه ای را برای آنها تعیین کرد که قبل از جنگ می جنگید.

با این حال، تلاش دوم نیز به یک نتیجه منفی منجر شد: حتی میدان‌های خارجی قوی نمی‌توانند رسانایی الکتریکی ویفرهای سیلیکونی نیمه‌رسانا را تغییر دهند. درست است، این بار باردین، که همراه با آزمایشگر والتر براتین، که موفق شد با او در کالج دوست شود (جایی که آنها نه تنها با کار، بلکه با یک سرگرمی مشترک - گلف) متحد شدند، کار می کرد، توانست در حداقل دلیل شکست را توضیح دهید.

اگر وارد جزئیات فنی نشوید، از تئوری به اصطلاح سطحی نتیجه گرفت که او ایجاد کرد که صفحات فلزی کنترلی که دانشمندان با آنها روی یک نمونه نیمه هادی عمل کردند، نمی توانند اثر مطلوب را ارائه دهند. برای به دست آوردن نتیجه مثبت، آنها باید با الکترودهای نوک تیز (سوزن) جایگزین شوند.

دوستان و همکاران همین کار را کردند و باز هم هیچ کاری نکردند. به نظر می رسید همه چیز به بن بست رسیده است، اما پس از آن، براتین کاملاً معتاد به کار، که در مورد او می گفتند که می تواند دستگیره های اسیلوسکوپ را به مدت 25 ساعت در روز بچرخاند ("اگر فقط او کسی را داشت که با او چت کند") ناگهان خراب شد و یک اشتباه نابخشودنی برای یک حرفه ای مرتکب شد. چه اشتباهی در آنجا بست و چه قطبی را با هم قاطی کرد، فقط یک فیزیکدان متخصص قادر به درک و قدردانی است، برای بقیه بشریت، نتیجه آن اشتباه ناگوار، که واقعاً طلایی شده است، مهم است. براتین با اتصال الکترود در مکان اشتباه، از ثبت افزایش شدید سیگنال ورودی شگفت زده شد: نیمه هادی کار می کرد!

اولین نمایش ناموفق

اولین کسی که فوراً از جذابیت اشتباه کامل قدردانی کرد، باردین بود. او به همراه براتین به حرکت در جهت «اشتباه» ادامه داد و شروع به آزمایش با کریستالی از ژرمانیوم کرد که مقاومت بیشتری نسبت به سیلیکون داشت. و در 16 دسامبر 1947، دوستان به بقیه گروه اولین تقویت کننده نیمه هادی را نشان دادند که بعدها ترانزیستور نقطه ای نامیده شد.

این یک نوار ژرمانیومی با ظاهری زشت بود که پیچک های الکترود پیچ ​​خورده از آن بیرون زده بود. دقیقاً چگونه کار می کند ، در آن زمان ، بدیهی است که فقط باردین فهمید: به فرضیه ای که او در تعقیب داغ تزریق (گسیل) بارها توسط یک الکترود (امیتر) و جمع آوری آنها توسط الکترود دیگر (کلکتور) ارائه کرده بود گوش داده شد. توسط همکاران در سکوتی گیج شده متخصصان را می توان درک کرد - باردین باید سالها برای تأیید صحت نظری صبر می کرد.

معرفی رسمی دستگاه جدید یک هفته بعد، در روز سه شنبه کریسمس، 23 دسامبر انجام شد و این تاریخ به عنوان روز کشف اثر ترانزیستور در تاریخ ثبت شد. تمام مدیریت ارشد آزمایشگاه تلفن بل حضور داشتند و بلافاصله از کوه های طلایی که این اختراع جدید به شرکت نوید می دهد - به ویژه در ارتباطات رادیویی و تلفن، قدردانی کردند.

فقط رئیس گروه که از حسادت غرق شده بود، حال و هوای غمگینی داشت. شاکلی خود را نویسنده ایده ترانزیستور می دانست، او اولین کسی بود که به دانش آموزان موفق خود مبانی نظریه کوانتومی نیمه هادی ها را آموزش داد - با این حال، هیچ اداره ثبت اختراع، با همه میل خود، سهم مستقیم او را در این زمینه نمی دید. ایجاد اولین ترانزیستور کار حتی از طریق ذره بین.

این واقعیت مضاعف ناعادلانه بود که شاکلی، قبل از دیگران، از چشم‌اندازهای فوق‌العاده‌ای که ترانزیستور در حوزه دیگری وعده داده بود - فناوری رایانه‌ای که به سرعت در حال پیشرفت بود، قدردانی کرد. جایزه نوبل قطعاً در راه بود، و شاکلی که جاه طلبی و غرور بیمارگونه داشت، برای رسیدن به قطار در حال حرکت، جهشی خارق العاده انجام داد. به معنای واقعی کلمه در یک هفته، دانشمند تئوری تزریق و نظریه ای کامل تر از باردا در مورد ترانزیستور را ایجاد کرد - به اصطلاح نظریه اتصالات p-n. و در شب سال نو، زمانی که همکاران بیشتر بطری های شامپاین باقی مانده از جشن های کریسمس را بررسی کردند، او به نوع دیگری از ترانزیستور رسید - مسطح (به آن "ساندویچ" نیز می گویند).

تلاش‌های قهرمانانه شاکلی جاه‌طلب بی‌فایده نبود - هشت سال بعد، او به همراه باردین و براتین، جایزه نوبل را به اشتراک گذاشتند. اتفاقاً در جشن‌های استکهلم، کل سه نفر برای آخرین بار دور هم جمع شدند و دیگر هرگز با قدرت کامل ملاقات نکردند.

شش ماه پس از نمایش موفقیت آمیز ترانزیستور، ارائه مطبوعاتی تقویت کننده جدید در دفتر نیویورک این شرکت برگزار شد. با این حال، واکنش رسانه ها بر خلاف انتظار بیش از حد کند بود. در یکی از آخرین صفحات (چهل و ششمین) نیویورک تایمز در 1 ژوئیه 1948، یادداشت کوتاهی در بخش اخبار رادیو ظاهر شد - و تمام. این پیام به وضوح از یک حس جهانی برخوردار نبود - از اواخر ژوئن، همه رسانه های آمریکایی و جهانی مشغول بحث در مورد اخبار دیگری بودند - محاصره برلین غربی توسط شوروی، که یک هفته قبل از ارائه ترانزیستور آغاز شد. اختراع این سه دانشمند در برابر پس‌زمینه گزارش‌هایی درباره «پل هوایی» که آمریکایی‌ها از طریق آن غذا و سایر اقلام ضروری را به بخش محاصره شده برلین می‌رسانند، محو شد.

در ابتدا، لابراتوارهای تلفن بل مجبور بودند بدون چانه زنی مجوز ترانزیستورها را به همه بدهند. تقاضا کم بود - در آن زمان، سرمایه گذاران با اینرسی هنوز پول زیادی را در لوله های رادیویی معمولی سرمایه گذاری می کردند که تولید آنها رونق داشت. با این حال، افراد تنها بودند که به سرعت امکانات تقویت‌کننده‌های جدید حالت جامد، عمدتاً در یک منطقه غیرمنتظره - سمعک‌ها را تشخیص دادند.

میکروالکترونیک و کلان

از جمله، یکی دیگر از برندگان جایزه نوبل آینده در مراسم ارائه نیویورک حضور داشت - در آن زمان یک مهندس در یک شرکت کوچک Centralab، جک سنت کلر کیلبی. او با الهام از آنچه دید، در شرکت خود تولید اولین سمعک ترانزیستوری مینیاتوری جهان را راه اندازی کرد. و در ماه مه 1958، کیلبی به دالاس نقل مکان کرد و برای کار در Texas Instruments رفت، که ترانزیستورها، خازن‌ها، مقاومت‌ها و دیگر «مکعب‌ها» را تولید می‌کرد که مدارهای الکتریکی از آن‌ها مونتاژ می‌شوند.

زمانی که اکثر کارمندان در تابستان به تعطیلات رفتند، کیلبی به عنوان یک تازه وارد در اداره عرق ریخت. از جمله، او مجبور بود با کارهای معمولی که بیشتر به تجارت مربوط می شود تا فیزیک سر و کار داشته باشد. در خلال تحلیل قیمت‌گذاری تولید نیمه‌رساناها بود که ایده‌ای درخشان، اساساً صرفاً اقتصادی، از دانشمند بازدید کرد. معلوم شد که برای رساندن تولید نیمه‌هادی‌ها به سطح سودآوری، شرکت باید خود را به انتشار آنها محدود می‌کرد. و سایر عناصر فعال مدار باید بر اساس همان نیمه هادی ساخته شوند و از قبل به یک ساختار فشرده مانند یک بازی کودکان لگو متصل شوند! کیلبی تازه فهمید که چگونه این کار را انجام دهد.

مدیریت شرکت از ایده کارمند خوشحال شد و بلافاصله او را با یک کار فوری "بار" کرد: ساخت یک مدل آزمایشی از مداری که تماماً از یک نیمه هادی ساخته شده است. در 28 آگوست 1958، کیلبی یک نمونه اولیه از یک ماشه را به نمایش گذاشت و پس از آن شروع به ساخت اولین مدار مجتمع یکپارچه (ژنراتور تغییر فاز) روی یک کریستال ژرمانیوم کرد.

اولین مورد در تاریخ از ساده ترین ریزتراشه به اندازه یک گیره کاغذ در 12 سپتامبر به دست آمد و این روز نیز در تاریخ ثبت شد. با این حال، جک کیلبی مجبور شد تقریباً نیم قرن برای جایزه نوبل صبر کند - دانشمند آن را در آخرین سال قرن بیستم دریافت کرد و این جایزه را با هموطن خود، اهل آلمان هربرت کرمر و همکار روسی ژورس آلفروف به اشتراک گذاشت.

در مورد سرنوشت شخصی و حرفه ای سه پدر ترانزیستور، آنها به روش های مختلف پیشرفت کردند. باردین، که شوکلی حسود تا حد پارانویا شروع به "بازنویسی" او کرد، در سال 1951 آزمایشگاه تلفن بل را ترک کرد و برای کار در دانشگاه ایلینوی در اوربانا رفت. دستمزد سالانه 10000 دلاری در آن روزها مشوق دیگری بود.پنج سال بعد، پروفسور باردین که قبلاً نیمه هادی ها را فراموش کرده بود و به سیستم های کوانتومی روی آورده بود، از رادیو شنید که جایزه نوبل به او اعطا شده است. و در سال 1972، همانطور که قبلاً ذکر شد، برای نظریه میکروسکوپی ابررسانایی که با همکارانش لئون کوپر و جان شریفر ایجاد شد، نظریه دوم را دریافت کرد. تنها برنده دو بار جایزه نوبل تاریخ (در همان نامزدی!) در سال 1991 در سن 82 سالگی درگذشت.

برای والتر براتین، که چهار سال قبل درگذشت، ترانزیستور نقطه ای اوج کار علمی او باقی ماند.

اما رهبر آنها، ویلیام شاکلی، حتی پس از دریافت جایزه، فعالانه در زمینه های مختلف فعالیت کرد، اگرچه به زودی ترانزیستورها را رها کرد. جالب است که از نقطه نظر فنی و تجاری، ترانزیستور مسطح او امیدوارکننده تر از ترانزیستور نقطه باردین و براتین بود: ترانزیستور نقطه ای باردین و براتین در بازار فقط تا پایان دهه 1950 دوام آورد، در حالی که ترانزیستورهای مسطح هنوز در حال استفاده هستند. امروز تولید شده است. و بر اساس آنها بود که اولین ریز مدارها ایجاد شد.

اما بیشتر از همه، شاکلی در رشته ای بسیار دور از فیزیک به شهرت رسید. و به عقیده بسیاری و به طور کلی از علم. در اواسط دهه 1960، او ناگهان به اصلاح نژاد علاقه مند شد و باعث ایجاد ارتباط های ناخوشایند با ابرانسان های آریایی، نژادهای پست و مشابه "سلام" از گذشته نزدیک شد. شاکلی اصلاح خود را از اصلاح نژاد - دیسژنیک ایجاد کرد. این نظریه از انحطاط ذهنی اجتناب‌ناپذیر بشریت صحبت می‌کند که در آن، با گذشت زمان، نخبگان فکری (افراد با بهره هوشی بالا) شسته می‌شوند و جای آن‌ها را کسانی می‌گیرند که کمبود هوششان با بیش از حد عملکرد تولید مثل جبران می‌شود. به عبارت دیگر، پربارتر و احمقانه تر.

یک فرد هوشیار هنوز هم می تواند با ایده حماقت عمومی نوع بشر - در اصل - موافق باشد. با این حال، شاکلی یک عنصر نژادی را به استدلال خود اضافه کرد و در میان نمایندگان پرکارتر و احمقانه‌تر نژادهای سیاه و زرد نوشت که به نظر او از بدو تولد ضریب هوشی کمتری نسبت به سفیدپوستان دارند. فیزیکدان آمریکایی به همین جا بسنده نکرد و با روحیه دستور العمل های همیشه به یاد ماندنی نازی ها، راه حل نهایی خود را ارائه کرد - فقط نه برای یهودیان، بلکه برای مسئله سیاهپوستان. برای اینکه "سیاهان" (و همچنین "زردها" و "سفیدهای" ضعیف النفس) نتوانند در نهایت نخبگان سفیدپوست بسیار باهوش را به حاشیه تاریخ سوق دهند که به سرعت در حال تکثیر هستند و از نظر ذهنی توسعه نیافته اند، دومی باید اولی را تشویق کند. عقیم سازی داوطلبانه

طرح شاکلی که بارها به آکادمی علوم آمریکا و سازمان‌های دولتی ارائه کرد، مشوق‌های مالی برای افرادی با بهره هوشی پایین که با عقیم‌سازی داوطلبانه موافقت کردند، فراهم کرد.

می توان واکنش همکاران شاکلی را به این گونه افشاگری ها تصور کرد. در دهه 1960 نیازی به صحبت در مورد صحت سیاسی کامل در آمریکا نبود، اما نژادپرستی آشکار دیگر مرسوم نبود. و هنگامی که چنین ایده هایی توسط یک پروفسور و یک برنده جایزه نوبل ارائه می شود، نتیجه فقط می تواند شوک و عصبانیت باشد. انسداد کامل نخبگان روشنفکر شاکلی را تا آخرین روزهای زندگی اش دنبال کرد (او در سال 1989 بر اثر سرطان درگذشت).

گیک های سیلیکون ولی

در این میان، تاریخچه اختراع ترانزیستور به همین جا ختم نشد. دایره های رویداد تاریخی که در دسامبر 1947 رخ داد برای مدت طولانی از هم جدا شد و گاهی اوقات به نتایج کاملاً غیرقابل پیش بینی منجر شد.

انصافاً، سه نفر ذکر شده از برندگان جایزه نوبل در سال 2000 - کیلبی، کرمر و آلفروف - باید توسط رابرت نویس آمریکایی که اولین ریزمدار را همزمان با کیلبی ایجاد کرد، ملحق می شدند. و مهمتر از همه - صرف نظر از آن. با این حال، نویس تا پایان قرن زندگی نکرد و همانطور که می دانید این جایزه پس از مرگ اهدا نمی شود.

اما جالب است که اولین انگیزه به حرفه علمی نویس توسط همان شاکلی داده شد - حتی قبل از اینکه او سرانجام بر اساس دلایل نژادی "حرکت" کند. در سال 1955، برنده آینده جایزه نوبل آزمایشگاه تلفن بل را ترک کرد و شرکت خود را به نام آزمایشگاه نیمه هادی شاکلی در حومه جنوبی سانفرانسیسکو، پالو آلتو تأسیس کرد، جایی که دوران کودکی خود را در آنجا گذراند. بنابراین اولین سنگ در پایه دره سیلیکون (یا سیلیکون) افسانه ای گذاشته شد.

شاکلی کارمندانی را از جوانی استخدام می‌کرد، اما در اوایل، بدون اینکه به جاه‌طلبی‌ها یا محدودیت‌های صبرشان فکر کند - او شخصیت نفرت انگیزی داشت و نشان می‌داد که رهبر نیست. کمتر از دو سال بعد، جو روانی شرکت مملو از انفجار بود و هشت تن از بهترین کارمندان به رهبری نویس و گوردون مور فرار کردند تا شرکت خود را راه اندازی کنند.

G8 خائنان (همانطور که شاکلی آنها را نامگذاری کرد) بیش از حد کافی ایده های درخشان داشتند - که نمی توان در مورد سرمایه اولیه گفت. دوستان و همراهان شرکت متولد نشده شروع به رفتن به بانک ها و سرمایه گذاران در جستجوی پول کردند. و پس از چندین بار امتناع، ما با خوشحالی به همان سرمایه‌دار جوان و جاه‌طلب آرتور راک برخورد کردیم که نقطه قوتش فقط جذب سرمایه‌گذاری بود. آنچه مهندسان فنی دقیقاً برای این تاجر "آواز خواندند" برای تاریخ ناشناخته است، اما به هر حال او نقشی واقعا سرنوشت ساز در تجارت آینده آنها ایفا کرد. و همچنین در سرنوشت شرکت های دیگر در دره سیلیکون، که بنیانگذاران آنها در ابتدا یک پنی برای روح خود نداشتند - فقط ایده ها و پروژه های درخشان.

با کمک Rock، شرکت محلی Fairchild Camera & Instrument موافقت کرد که 1.5 میلیون دلار در کسب و کار جدید سرمایه گذاری کند، اما به یک شرط: این حق را داشته باشد که در آینده شرکت G8 را با دو برابر بیشتر خریداری کند - اگر اوضاع پیش برود. سربالایی برای آنها به این ترتیب شرکت Fairchild Semiconductor ایجاد شد که نام آن به معنای واقعی کلمه به عنوان "نیمه هادی کودک شگفت انگیز" (به آلمانی - یک کودک اعجوبه) ترجمه می شود. و گیک های پالو آلتو به زودی خود را معرفی کردند.

نویس خود را یک تنبل عالی می دانست. و اختراع اصلی زندگی را به قول خودش آن هم از روی تنبلی انجام داد. او از تماشای این که چگونه ویفرهای سیلیکونی در ساخت ریز ماژول ها ابتدا به ترانزیستورهای جداگانه بریده می شوند و سپس دوباره در یک مدار به یکدیگر متصل می شوند خسته شده بود. این فرآیند کار فشرده ای بود (تمام اتصالات با دست زیر میکروسکوپ لحیم شدند) و گران بود. و در سال 1958، نویس سرانجام متوجه شد که چگونه ترانزیستورهای جداگانه را در یک کریستال از یکدیگر جدا کند. بنابراین، ریز مدارهای آشنا متولد شدند - صفحاتی با هزارتوی گرافیکی از "آهنگ" ساخته شده از پوشش های آلومینیومی، که توسط یک ماده عایق از یکدیگر جدا شده اند.

در ابتدا، ریز مدارها به سختی راه خود را به بازار پیدا کردند. اما در اوایل دهه 1970، همه چیز به طرز چشمگیری تغییر کرد: در سال 1969، Fairchild Superconductor نوع خاصی از ریزتراشه (که باردین در حین کار در آزمایشگاه تلفن بل پیش‌بینی کرده بود) را به قیمت 15 میلیون دلار فروخت و دو سال بعد، فروش همان محصول به 100 میلیون دلار رسید.

با این حال، موفقیت های "واندرکیندز" بر نزاع های معمول اولویت در چنین مواردی سایه انداخت. واقعیت این است که جک کیلبی در فوریه 1959 برای ثبت اختراع ریز مدار درخواست کرد و نویس تنها پنج ماه بعد این کار را انجام داد. با این وجود، او ابتدا یک حق ثبت اختراع دریافت کرد - در آوریل 1961، و کیلبی - تنها سه سال بعد. پس از آن، یک "جنگ اولویت" ده ساله بین رقبا به راه افتاد که به توافق حل و فصل خاتمه یافت: دادگاه استیناف ایالات متحده ادعای نویس را برای برتری در فناوری تایید کرد، اما در همان زمان تصمیم گرفت کیلبی را خالق اولین مورد در نظر بگیرد. میکرو مدار کار

رابرت نویس دقیقاً ده سال برای دیدن جایزه نوبل واقعی خود در سال 2000 زنده نماند - در سن 63 سالگی در دفتر کار خود بر اثر حمله قلبی درگذشت.

اما قبل از آن شرکت معروف دیگری را با مور تاسیس کرد. پس از ترک کسب و کار تاسیس شده خود در Fairchild Semiconductor در سال 1968، دوستان تصمیم گرفتند نام فرزندان جدید خود را به سادگی بگذارند: Moore Noyce. با این حال، در زبان انگلیسی بیش از حد مبهم به نظر می رسید - تقریباً مانند نویز بیشتر ("صدای بیشتر")، و شرکا بر روی نام رسمی تر، اما معنی دار تر تصمیم گرفتند: Integrated Electronics. سپس شرکت آنها چندین بار نام خود را تغییر داد و امروزه هر کاربر "رایانه های شخصی" روزانه لوگوی خود را با نام فعلی خود ، کوتاه و پر صدا - اینتل می بیند. که "درون" است.

بنابراین، دو دهه پس از کشف باردین، براتین و شاکلی، انقلاب بزرگ سیلیکون پایان یافت.

کاربرد

کنوانسیون شکن

در مورد جان باردین، اعضای آکادمی سوئد برای اولین و تنها بار در بیش از یک قرن جوایز نوبل، اساسنامه آن را زیر پا گذاشته اند. یکی از نکات آن اعطای دو بار جایزه به نامزد آب را ممنوع می کند. با این حال، توجه به موفقیت کارمندان باردین (که برای اعضای کمیته و کل جامعه علمی جهان آشکار است) و در عین حال نادیده گرفتن قهرمان اصلی این مناسبت بسیار ناپسند خواهد بود و فیزیکدان آمریکایی استثنا شد. .

معلومه که حسی نیست...

دیروز آزمایشگاه تلفن بل برای اولین بار دستگاهی را به نام ترانزیستور اختراع کرد که در برخی موارد می توان از آن در زمینه مهندسی رادیو به جای لوله های خلاء استفاده کرد. این دستگاه در مدار یک گیرنده رادیویی که حاوی لامپ های معمولی نبود و همچنین در یک سیستم تلفن و یک دستگاه تلویزیون استفاده می شد. در همه موارد، دستگاه به عنوان یک تقویت کننده کار می کرد، اگرچه شرکت ادعا می کند که می توان از آن به عنوان یک ژنراتور با قابلیت ایجاد و انتقال امواج رادیویی نیز استفاده کرد. ترانزیستور به شکل یک استوانه فلزی کوچک به طول حدود 13 میلی متر، اصلاً شبیه لامپ های معمولی نیست، حفره ای ندارد که هوا از آن خارج شود، شبکه، آند و محفظه شیشه ای ندارد. ترانزیستور تقریباً فوراً بدون نیاز به گرم کردن روشن می شود ، زیرا رشته ای ندارد. عناصر کار دستگاه فقط دو سیم نازک هستند که به یک قطعه نیمه هادی به اندازه سر سوزن متصل شده و به یک پایه فلزی لحیم شده است. یک نیمه هادی جریانی را که از طریق یک سیم به آن وارد می شود تقویت می کند و سیم دیگر جریان تقویت شده را منحرف می کند.

در تماس با