Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 580

Начало транзисторной эры

Начало транзисторной эры
24 декабря 1947 года официально был представлен первый в мире транзистор

24 декабря 1947 года трое американских физиков, Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, представили коллегам-учёным новейшую разработку – транзистор (по-другому полупроводниковый усилитель). Такой прибор был намного меньше, дешевле, прочнее, долговечнее и энергоэффективнее по сравнению с радиолампами. Первый в мире транзистор принес американским учёным Нобелевскую премию.  

Всё началось в июне 1945 года, когда был сформирован отдел по исследованию твёрдого тела, во главе которого стояли Уильям Шокли и его коллега Стэнли Морган. В группу исследователей вошли: Уолтер Браттейн, теоретик Джон Бардин, экспериментатор Джеральд Пирсон, физхимик Роберт Джибни и инженер-электрик Хилберт Мур. В январе 1946 года Шокли делает упор на использование эффекта поля, выбрав только два полупроводника – германий и кремний. Но это не принесло желаемого результата, так как эффект поля в полупроводнике оказался слабее на три порядка, чем предсказывала теория. Тогда Бардин объяснил экспериментальные данные и предложил гипотезу поверхностных состояний, согласно которой на границе полупроводника и металлического электрода образуется пространственный заряд, нейтрализующий действие внешнего поля. 

Бардин, Шокли и Браттейн в лаборатории Bell

Бардин, Шокли и Браттейн в лаборатории Bell

На протяжении всего 1947 года Шокли пытался решить проблемы объёмного заряда, уходя от концепции полевого транзистора. В своих записях Шокли говорил, что «Благодаря Бардину мы прекратили „делать транзистор“. Взамен мы вернулись к принципу, который я называю „уважение к научной стороне практической задачи“». В ноябре 1947 года Джибни предложил подавать на «триод» постоянное напряжение смещения с помощью точечного управляющего электрода, отделённого от массы полупроводника слоем электролита. Тогда работы заметно ускорились, и в ноябре-декабре Бардин, Джибни и Браттейн смогли провести испытания на не менее пяти разных конструкциях «триода».

Современный макет транзистора Бардина и Браттейна

Современный макет транзистора Бардина и Браттейна

Уже 8 декабря 1947 года Шокли, Бардин и Браттейн пришли к общей идее – провести замену однородного полупроводника на двухслойную структуру – пластину германия, на поверхности которой был сформирован p-n-переход с высоким напряжением пробоя. Через пару дней «электрический триод» смог продемонстрировать усиление по мощности около 6000. По мнению физиков это было очень медленно даже для усиления звуковых частот. После этого Бардин решает добавить на установку оксидную пленку, которая показала двукратное усиление по напряжению в частотном диапазоне до 10 кГц. Тогда он предложил уже использовать два контактных электрода – эмиттер (управляющий) и коллектор (управляемый). Такая схема, по его мнению, позволила бы усилить мощность при электродном расстоянии не более 5 микрон. В течение экспериментов Браттейн сконструировал контактный узел из пластмассовой треугольной призмы и наклеенной на неё полоски золотой фольги. Сделав небольшой зазор между эмиттером и коллектором и прижав контактный узел зазором к поверхности германиевой пластины, Браттейн получает первый работоспособный точечный транзистор. Свой эксперимент он демонстрирует коллегам – транзисторный усилитель звуковых частот с пятнадцатикратным усилением по напряжению. На частоте 10 МГц усиление составило 20 дБ при выходной мощности 25 мВт. Официально первый транзистор продемонстрировали 24 декабря 1947 года.

Материал подготовлен на основе информации из открытых источников. 

Изобрания - Википедия 

 

двумерные полупроводники джон барди заряд контактный узел первый в мире транзистор уильям шокли уолтер браттейн усиление мощности электрический триод электроды

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.