Birinchi tranzistorni kim yaratgan? Bu savol ko'pchilikni tashvishga solmoqda. Dala effektli tranzistor printsipi uchun birinchi patent 1925 yil 22 oktyabrda Avstriya-Vengriya fizigi Yuliy Edgar Lilienfeld tomonidan Kanadada topshirilgan, ammo Lilienfeld o'z qurilmalarida hech qanday ilmiy maqola nashr etmagan va uning ishi sanoat tomonidan e'tiborga olinmagan. Shunday qilib, dunyodagi birinchi tranzistor tarixga kirdi. 1934 yilda nemis fizigi doktor Oskar Xeyl yana bir FETni patentladi. Ushbu qurilmalar qurilganiga to'g'ridan-to'g'ri dalil yo'q, ammo 1990-yillardagi keyingi ishlar Lilienfeldning dizaynlaridan biri ta'riflanganidek ishlaganligini va sezilarli natija berganligini ko'rsatdi. Uilyam Shokli va uning yordamchisi Jerald Pirson Lilienfeld patentlaridan apparatning ishchi versiyalarini yaratganliklari, albatta, ularning keyingi ilmiy maqolalarida yoki tarixiy maqolalarida hech qachon tilga olinmagani hammaga ma'lum va umume'tirof etilgan haqiqatdir. Birinchi tranzistorli kompyuterlar, albatta, ancha keyinroq yaratilgan.
Bella laboratoriyasi
Bell Labs chastota mikserining bir qismi sifatida radar qurilmalarida ishlatiladigan juda sof germaniy "kristalli" mikser diodlarini ishlab chiqarish uchun qurilgan tranzistor ustida ishladi. Ushbu loyihaga parallel ravishda, germaniy diodli tranzistorni o'z ichiga olgan ko'plab boshqalar mavjud edi. Dastlabki quvurli sxemalar tez o'tish qobiliyatiga ega emas edi va Bell jamoasi o'rniga qattiq holatdagi diodlardan foydalangan. Birinchi tranzistorli kompyuterlar xuddi shunday printsip asosida ishlagan.
Shoklining keyingi tadqiqotlari
Urushdan keyin Shokli triodga oʻxshash yarimoʻtkazgichli qurilma yasashga qaror qildi. U moliyalashtirish va laboratoriya maydonini ta'minladi va keyin Bardin va Bratten bilan muammo ustida ishladi. Oxir-oqibat Jon Bardin o'zining dastlabki muvaffaqiyatsizliklarini tushuntirish uchun kvant mexanikasining sirt fizikasi deb nomlanuvchi yangi bo'limini ishlab chiqdi va bu olimlar oxir-oqibat ishlaydigan qurilma yaratishga muvaffaq bo'lishdi.
Tranzistorning rivojlanishining kaliti yarimo'tkazgichdagi elektronlarning harakatchanligi jarayonini keyingi tushunish edi. Agar ushbu yangi kashf etilgan diodning (1874 yilda kashf etilgan, 1906 yilda patentlangan) emitentdan kollektorga elektronlar oqimini boshqarishning qandaydir usuli mavjud bo'lsa, kuchaytirgichni qurish mumkinligi isbotlangan. Masalan, kontaktlarni bitta turdagi kristallning har ikki tomoniga joylashtirsangiz, u orqali oqim o‘tmaydi.
Aslida buni qilish juda qiyin boʻlib chiqdi. Hajmikristall o'rtacharoq bo'lishi kerak edi va "in'ektsiya" qilinishi kerak bo'lgan taxmin qilingan elektronlar (yoki teshiklar) soni juda katta edi, bu esa kuchaytirgichdan kamroq foydali bo'ladi, chunki u katta in'ektsiya oqimini talab qiladi. Biroq, kristall diodning butun g'oyasi shundan iborat ediki, kristalning o'zi elektronlarni juda qisqa masofada ushlab turishi mumkin edi va deyarli tükenish arafasida edi. Ko‘rinishidan, asosiy narsa kirish va chiqish pinlarini kristall yuzasida bir-biriga juda yaqin tutish edi.
Brattenning asarlari
Bratten bunday qurilma ustida ishlay boshladi va jamoa muammo ustida ishlaganda muvaffaqiyatga oid maslahatlar paydo boʻlishda davom etdi. Ixtiro qilish qiyin ish. Ba'zida tizim ishlaydi, lekin keyin yana bir nosozlik yuz beradi. Ba'zan Bratten ishining natijalari suvda kutilmagan tarzda ishlay boshladi, shekilli, uning yuqori o'tkazuvchanligi tufayli. Kristalning istalgan qismidagi elektronlar yaqin atrofdagi zaryadlar tufayli ko'chiriladi. Emitentlardagi elektronlar yoki kollektorlardagi "teshiklar" to'g'ridan-to'g'ri kristallning tepasida to'planadi, ular havoda (yoki suvda) "suzuvchi" teskari zaryad oladilar. Biroq, kristallning boshqa joyidan oz miqdorda zaryad qo'llash orqali ularni sirtdan chiqarib yuborish mumkin edi. AOK qilingan elektronlarning katta ta'minotini talab qilish o'rniga, chipning to'g'ri joyidagi juda oz son xuddi shu ishni bajaradi.
Tadqiqotchilarning yangi tajribasi ma'lum darajada hal qilishga yordam berdikichik nazorat maydonining ilgari duch kelgan muammosi. Umumiy, lekin kichik maydon bilan bog'langan ikkita alohida yarimo'tkazgichdan foydalanish o'rniga bitta katta sirt ishlatiladi. Emitent va kollektor chiqishlari tepada, nazorat simi esa kristallning tagiga joylashtiriladi. "Asosiy" terminalga oqim qo'llanilganda, elektronlar yarimo'tkazgich bloki orqali suriladi va uzoq sirtda to'planadi. Emitent va kollektor juda yaqin boʻlgan ekan, bu oʻtkazuvchanlikni boshlash uchun ular oʻrtasida yetarlicha elektron yoki teshik boʻlishi kerak.
Bray ishtiroki
Bu hodisaning dastlabki guvohi yosh aspirant Ralf Brey edi. U 1943 yil noyabr oyida Purdue universitetida germaniy tranzistorini ishlab chiqishga qo'shildi va unga metall-yarimo'tkazgich kontaktining oqish qarshiligini o'lchash bo'yicha qiyin vazifa berildi. Bray ko'plab anomaliyalarni topdi, masalan, ba'zi germaniy namunalarida ichki yuqori qarshilik to'siqlari. Eng qiziq hodisa kuchlanish impulslari qo'llanilganda kuzatilgan juda past qarshilik edi. Birinchi sovet tranzistorlari Amerikaning ushbu ishlanmalari asosida ishlab chiqilgan.
Yurilish
1947-yil 16-dekabrda ikki nuqtali kontakt yordamida toʻqson voltgacha anodlangan germaniy yuzasi bilan aloqa oʻrnatildi, elektrolit H2O ga yuvildi va keyin uning dog'lariga bir oz oltin tushdi. Oltin kontaktlar yalang'och yuzalarga bosilgan. O'rtasidagi bo'linishnuqtalar taxminan 4 × 10-3 sm edi. Bir nuqta panjara, ikkinchisi esa plastinka sifatida ishlatilgan. Taxminan o'n besh volt bo'lgan plastinka chizig'i bo'ylab kuchlanish kuchini oshirish uchun tarmoqdagi og'ish (DC) ijobiy bo'lishi kerak edi.
Birinchi tranzistor ixtirosi
Ushbu mo''jiza mexanizmining tarixi bilan bog'liq ko'plab savollar mavjud. Ulardan ba'zilari o'quvchiga tanish. Masalan: nima uchun SSSR PNP tipidagi birinchi tranzistorlar edi? Bu savolga javob butun hikoyaning davomida yotadi. Bratten va H. R. Mur 1947 yil 23 dekabr kuni tushdan keyin Bell laboratoriyasida bir nechta hamkasblari va menejerlariga erishgan natijani namoyish qilishdi, shuning uchun bu kun ko'pincha tranzistorning tug'ilgan kuni deb ataladi. PNP-kontaktli germaniy tranzistori 18 quvvatga ega bo'lgan nutq kuchaytirgichi sifatida ishlagan. Bu nima uchun SSSRning birinchi tranzistorlari PNP tipidagi degan savolga javob, chunki ular amerikaliklardan sotib olingan. 1956-yilda Jon Bardin, Uolter Xauzer Bratten va Uilyam Bredford Shokli yarimo‘tkazgichlar ustidagi tadqiqotlari va tranzistor effektini kashf etgani uchun fizika bo‘yicha Nobel mukofotiga sazovor bo‘lishdi.
Bell laboratoriyasida tranzistor ixtirosida bevosita ishtirok etgan oʻn ikki kishi hisoblangan.
Evropadagi birinchi tranzistorlar
Shu bilan birga, ba'zi evropalik olimlar qattiq jismli kuchaytirgichlar g'oyasidan hayajonlanishdi. 1948 yil avgust oyida Aulnay-sous-dagi Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse kompaniyasida ishlagan nemis fiziklari Gerbert F. Matare va Heinrich Welker. Bois, Frantsiya, ular "tranzistor" deb ataydigan ozchilikka asoslangan kuchaytirgich uchun patent so'ragan. Bell Labs tranzistorni 1948 yil iyunigacha nashr etmaganligi sababli tranzistor mustaqil ravishda ishlab chiqilgan deb hisoblangan. Matare birinchi marta Ikkinchi Jahon urushi paytida nemis radar uskunalari uchun silikon diodlar ishlab chiqarishda o'tkazuvchanlikning ta'sirini kuzatdi. Transistorlar frantsuz telefon kompaniyasi va harbiylar uchun tijorat maqsadida ishlab chiqarilgan va 1953 yilda Dyusseldorfdagi radiostansiyada to'rt tranzistorli qattiq radiostantsiya namoyish etilgan.
Bell telefon laboratoriyalari yangi ixtiro uchun nomga muhtoj edi: yarimoʻtkazgich trioda, sinab koʻrilgan holatlar trioda, kristall trioda, qattiq triod va Iotatron koʻrib chiqildi, ammo Jon R. Pirs tomonidan yaratilgan “tranzistor” ixtironing aniq gʻolibi boʻldi. ichki ovoz berish (qisman Bell muhandislari "-tarixiy" qo'shimchasi uchun ishlab chiqilgan yaqinlik tufayli).
Dunyodagi birinchi tijoriy tranzistorlar ishlab chiqarish liniyasi Pensilvaniya shtati, Allentaun shahridagi Union bulvaridagi Western Electric zavodida boʻlgan. Ishlab chiqarish 1951-yil 1-oktabrda nuqta kontaktli germaniy tranzistori bilan boshlangan.
Qo'shimcha dastur
1950-yillarning boshlarigacha bu tranzistor barcha turdagi ishlab chiqarishda qoʻllanilgan, ammo uni kengroq qoʻllashga xalaqit beradigan namlikka sezgirlik va germaniy kristallariga biriktirilgan simlarning moʻrtligi kabi jiddiy muammolar hali ham mavjud edi.
Shokli tez-tez ayblanardiuning ishi buyuk, ammo tan olinmagan venger muhandisining ishiga juda yaqin bo'lganligi sababli plagiat. Ammo Bell Labs advokatlari muammoni tezda hal qilishdi.
Shunga qaramay, Shokli tanqidchilarning hujumlaridan g'azablandi va tranzistor ixtirosining butun buyuk dostonining haqiqiy miyasi kim ekanligini ko'rsatishga qaror qildi. Bir necha oy o'tgach, u juda o'ziga xos "sendvich tuzilishi" bilan mutlaqo yangi turdagi tranzistorni ixtiro qildi. Ushbu yangi shakl zaif nuqta-kontakt tizimiga qaraganda ancha ishonchli edi va aynan shu shakl 1960-yillarning barcha tranzistorlarida qo'llanila boshlandi. Tez orada u birinchi bipolyar tranzistor uchun asos bo'lgan bipolyar ulanish apparatiga aylandi.
Yuqori chastotali tranzistorning birinchi kontseptsiyasi boʻlgan statik induksion qurilma 1950-yilda yapon muhandislari Jun-ichi Nishizava va Y. Vatanabe tomonidan ixtiro qilingan va nihoyat 1975-yilda tajriba prototiplarini yaratishga muvaffaq boʻlgan. Bu 1980-yillardagi eng tezkor tranzistor edi.
Keyingi ishlanmalarga kengaytirilgan ulangan qurilmalar, sirt toʻsiqli tranzistor, diffuziya, tetrod va pentod kiradi. Diffuziya kremniy "mesa tranzistori" 1955 yilda Bellda ishlab chiqilgan va 1958 yilda Fairchild Semiconductor'dan sotuvga chiqarilgan. Kosmos 1950-yillarda kontaktli kontaktli tranzistor va keyingi qotishma tranzistorga nisbatan takomillashtirish sifatida ishlab chiqilgan tranzistor turi edi.
1953 yilda Filco dunyodagi birinchi yuqori chastotali sirtni yaratdi.yuqori tezlikdagi kompyuterlar uchun mos bo'lgan birinchi tranzistor bo'lgan to'siq qurilmasi. 1955 yilda Philco tomonidan ishlab chiqarilgan dunyodagi birinchi tranzistorli avtomobil radiosi o'z sxemasida sirt to'siqli tranzistorlardan foydalangan.
Muammolarni hal qilish va qayta ishlash
Mo'rtlik muammolarini hal qilish bilan birga, tozalik muammosi saqlanib qoldi. Kerakli soflikdagi germaniyni ishlab chiqarish katta muammo bo'lib chiqdi va ma'lum bir material partiyasidan haqiqatda ishlashi mumkin bo'lgan tranzistorlar sonini chekladi. Germaniyning haroratga sezgirligi ham foydaliligini chekladi.
Olimlar kremniyni ishlab chiqarish osonroq bo'lishini taxmin qilishdi, ammo bu imkoniyatni ko'pchilik o'rganib chiqdi. Bell Laboratoriesdagi Morris Tanenbaum 1954-yil 26-yanvarda birinchi bo‘lib ishlaydigan kremniyli tranzistorni yaratdi. Bir necha oy o‘tgach, Texas Instruments’da yakka o‘zi ishlagan Gordon Teal xuddi shunday qurilmani yaratdi. Ushbu qurilmalarning ikkalasi ham eritilgan kremniydan o'stirilganda bitta kremniy kristallarining dopingini nazorat qilish orqali yaratilgan. Yuqori usul 1955-yil boshida Bell Laboratoriesda Morris Tanenbaum va Kalvin S. Fuller tomonidan donor va qabul qiluvchi aralashmalarning monokristalli kremniy kristallariga gazsimon diffuziyasi orqali ishlab chiqilgan.
Dala effektli tranzistorlar
FET birinchi marta 1926 yilda Julis Edgar Lilienfeld va 1934 yilda Oskar Xeyl tomonidan patentlangan, ammo amaliy yarimo'tkazgichli qurilmalar (o'tish maydon effektli tranzistorlar [JFET]) ishlab chiqilgan.keyinchalik, 1947 yilda Bell laboratoriyasida Uilyam Shokli jamoasi tomonidan tranzistor effekti kuzatilgan va tushuntirilgandan so'ng, faqat yigirma yillik patent muddati tugagandan so'ng.
JFETning birinchi turi 1950 yilda yapon muhandislari Jun-ichi Nishizava va Y. Vatanabe tomonidan ixtiro qilingan Statik induksion tranzistor (SIT) edi. SIT qisqa kanal uzunligiga ega JFET turidir. JFETni katta darajada almashtirgan va elektron elektronikaning rivojlanishiga chuqur ta'sir ko'rsatgan metall oksidli yarimo'tkazgichli yarim o'tkazgichli maydon effektli tranzistor (MOSFET) 1959 yilda Dawn Kahng va Martin Atalla tomonidan ixtiro qilingan.
FETs koʻpchilik zaryadlovchi qurilmalar boʻlishi mumkin, ularda oqim asosan koʻpchilik tashuvchilar tomonidan tashiladi yoki kamroq zaryad tashuvchi qurilmalar boʻlib, ularda oqim asosan ozchilik tashuvchisi oqimi bilan boshqariladi. Qurilma faol kanaldan iborat bo'lib, u orqali zaryad tashuvchilar, elektronlar yoki teshiklar manbadan kanalizatsiyaga oqib o'tadi. Manba va drenaj terminallari yarimo'tkazgichga ohmik kontaktlar orqali ulanadi. Kanal o'tkazuvchanligi darvoza va manba terminallari bo'ylab qo'llaniladigan potentsialning funktsiyasidir. Ushbu ishlash printsipi birinchi to'liq to'lqinli tranzistorlarni yaratdi.
Barcha FETlarda manba, drenaj va eshik terminallari mavjud bo'lib, ular taxminan BJT emitteri, kollektori va bazasiga mos keladi. Aksariyat FETlarda korpus, taglik, zamin yoki substrat deb ataladigan to'rtinchi terminal mavjud. Ushbu to'rtinchi terminal tranzistorni ishga tushirishga xizmat qiladi. Sxemalarda paketli terminallardan noaniq foydalanish kamdan-kam uchraydi, lekin uning mavjudligi integral mikrosxemaning fizik sxemasini o'rnatishda muhim ahamiyatga ega. Darvozaning o'lchami, diagrammadagi L uzunligi - manba va drenaj o'rtasidagi masofa. Kenglik - tranzistorning diagrammadagi kesmaga perpendikulyar yo'nalishda kengayishi (ya'ni ekranning ichiga / tashqarisiga). Odatda kengligi darvoza uzunligidan ancha katta. Darvoza uzunligi 1 mkm yuqori chastotani taxminan 5 gigagertsli, 0,2 dan 30 gigagertsgacha cheklaydi.
