Kto vytvoril prvý tranzistor? Táto otázka je pre mnohých veľkým problémom. Prvý patent na princípe pole tranzistora bol vydaný v Kanade rakúsko-maďarský fyzik Julius Edgar Lilienfeld 22.října 1925, ale Lilienfeld nevydával žiadne výskumné články o jeho zariadenie a jeho práca bola ignorovaná priemyslu. Preto sa prvý tranzistor na svete zapustil do histórie. V roku 1934 patentoval nemecký fyzik Dr. Oscar Heil ďalší tranzistor s efektom poľa. Neexistuje žiadny priamy dôkaz, že tieto zariadenia boli postavené, ale neskôr práce v roku 1990 ukázala, že jedným z projektov Lilienfeld pracoval, ako je popísané a dal významné výsledky. Teraz známy a všeobecne prijímaným faktom je, že William Shockley a jeho asistent, Gerald Pearson vytvorila pracovnú verziu aparátu Lilienfeld patentov, čo sa samozrejme nikdy spomenutá v žiadnom zo svojich neskorších výskumných prác alebo historických predmetov. Prvé počítače na tranzistoroch, samozrejme, boli postavené omnoho neskôr.

, Bell laboratórne

Bellova laboratórne pracoval tranzistor postavený na výrobu extrémne čistých germánia "kryštál" miešačky diódy, používané v radarovej jednotky v rámci frekvenčného mixéri. Súbežne s týmto projektom bolo veľa ďalších, vrátane tranzistora na germaniových diódach. Skúmavky založené na skorých okruhoch nemali rýchlu funkciuspínače a namiesto toho Bell používa polovodičové diódy. Prvé počítače na tranzistoroch pracovali na podobnom princípe.

Ďalšie štúdie od Shockley

Po vojne sa Shockley rozhodol pokúsiť sa vybudovať triodopodobnoe polovodičové zariadenie. Poskytol finančné a laboratórne priestory a potom začal riešiť problém s Bardeenom a Brattenom. John Bardeen nakoniec vyvinul novú pobočku kvantovej mechaniky známych ako povrchové fyziky vysvetliť svoj prvý zlyhanie, a títo vedci nakoniec sa mu podarilo vytvoriť pracovné zariadenia.


Kľúčom k vývoju tranzistora bolo ďalšie pochopenie procesu mobility elektrónov v polovodičoch. Bolo preukázané, že v prípade, že je to spôsob, ako kontrolovať tok elektrónov z emitora do kolektora novo objaveného dióda (objavený v roku 1874, patentovaný v roku 1906), by mohol byť postavený zosilňovač. Napríklad, ak umiestnite kontakty na obidve strany rovnakého typu kryštálu, prúd neprejde. V skutočnosti sa ukázalo byť veľmi ťažké. veľkosť kryštálov by malo byť viac v priemere, a počet údajných elektróny (alebo diery), ktorý mal "vporskuvaty" bol veľmi veľký, čo by bolo menej užitočné ako moc, pretože to vyžaduje, by veľký prúd injekcie. Napriek tomu celá myšlienka kryštálovej diódy bolo, že dokázal udržať krištáľovo elektróny na veľmi krátku vzdialenosť, pričom je takmer na pokraji vyčerpania.Zdá sa, že kľúčom bolo, že vstupné a výstupné kontakty boli veľmi blízko k sebe na povrchu kryštálu.

Diela Bratra

Bratten začal pracovať na vytvorení takéhoto zariadenia a naďalej sa objavujú náznaky úspechu, keďže tím pracoval na probléme. Vynález je komplikovaná práca. Systém niekedy funguje, ale nastane ďalšie zlyhanie. Občas sa výsledky práce Brattana náhle začali pracovať vo vode, zrejme kvôli svojej vysokej vodivosti. Elektróny v akejkoľvek časti kryštálu migrujú cez tesné náboje. Elektróny v žiaričoch alebo "dierach" v kolektoroch sa hromadia priamo z kryštálu, kde dostávajú opačný náboj, "plávajúci" vo vzduchu alebo vode). Mohli by sa však odstrániť z povrchu pomocou malého množstva náboja z akéhokoľvek iného miesta na kryštáli. Namiesto vyžadovania veľkého množstva injektovaných elektrónov bude veľmi malé množstvo na správnom mieste na kryštáli urobiť to isté. Nová skúsenosť výskumných pracovníkov do istej miery pomohla vyriešiť problém, ktorý sa predtým stretol s malou kontrolnou oblasťou. Namiesto použitia dvoch samostatných polovodičov, ktoré sú spojené spoločnou ale malou plochou, sa použije jeden veľký povrch. Výstupy vysielača a kolektora by boli umiestnené na vrchu a kontrolný vodič sa nachádza na základni kryštálu. Keď bol prúd aplikovaný na "základný" záver, elektróny by boli tlačené cez polovodičový blok a namontované na vzdialenom povrchu.Kým emitor a kolektor sú veľmi tesne pri sebe, že by bolo nutné poskytnúť dostatočný počet elektrónov alebo otvory medzi nimi začať vykonávať.

Spojovacie Bray

Čoskoro boli svedkami tento jav bol Ralph Bray, mladý postgraduálny študent. On sa pripojil k rozvoju germánium tranzistora Purdue University v novembri 1943 a prijal náročná úloha merania odporu rozptylu na kov-polovodič. Brey zistil mnohé abnormality, ako napríklad vnútorné bariéry vysokého odporu v niektorých vzorkách Nemecka. Najzaujímavejším fenoménom bola mimoriadne nízka impedancia pozorovaná pri aplikácii napäťových impulzov. Prvé sovietske tranzistory boli vyvinuté na základe tohto amerického vývoja.

prieniku

decembra 16, 1947 za použitia kontakt dvojbodovou bol vykonaný kontakt s povrchom, Nemecko, eloxovaný deväťdesiat voltov odplavené elektrolytu H2O, a potom klesla nejaké zlato škvrny. Zlaté kontakty boli stlačené na nahé plochy. Rozdelenie medzi body bolo približne 4 x 10-3 cm. Jeden bod bol použitý ako mriežka a ďalší bod - ako doska. Evasion (DC) na štartovom rošte musel byť pozitívne pre získanie energie zosilnenie predpätie na doske asi pätnásť voltov.

Vynález prvého tranzistora

História chudomehanyzma mnohých súvisiacich problémov. Niektorí z nich sú čitateľovi oboznámení. Napríklad: prečo boli prvé tranzistory ZSSR typ PNP? Odpoveď na túto otázku spočíva v pokračovaní celého tohto príbehu. Bratten a H. R. Moorepreukázali niekoľko kolegov a manažérov v Bellových laboratóriách v popoludňajších hodinách 23. decembra 1947 výsledky, ktoré dosiahli, pretože tento deň je často označovaný ako dátum narodenia tranzistora. PNP-contact germánia tranzistor pracoval ako reč zosilňovač so ziskom 18 Sila je odpoveď na otázku, prečo Sovietsky zväz bol prvý tranzistor PNP typu, pretože ho kúpil od Američanov. V roku 1956, John Bardeen, Walter Houser Bratten a William Shockley bola udelená Nobelova cena za fyziku za výskum polovodičov a objav tranzistorového efektu.

Dvanásť ľudí je označovaných ako priamo zapojených do vynálezu tranzistora v Bellovej laboratóriu.

prvého tranzistora v Európe

Súčasne, niektorí európski vedci svieti myšlienku polovodičových zosilňovačov. V auguste 1948 nemeckí fyzici Herbert F. Matar a Henry Welcker, ktorý pracoval v Ústave Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse v Aulnay-sous-Bois, Francúzsko, požiadal o patent na zosilňovač založený na menšiny, ktorý oni volali "tranzistor". Keďže laboratóriá Bell Labs neuverejnili tranzistor až do júna 1948, bol tranzistor považovaný za samostatne vyvinutý. Prvýkrát Matar? pozorovali účinky strmosti pri výrobe kremíkových diód pre nemecké radarové zariadenia počas druhej svetovej vojny. Tranzistory boli komerčne vyrábané pre francúzsku telefónnu spoločnosť a armádu, a v roku 1953 na rozhlasovú stanicu v Düsseldorfe preukázaná solid-state rádio so štyrmi tranzistory.
Bell telefónne laboratória potreboval názov nového vynálezu: Semiconductor trioda snažil štáty triódy, Crystal triódy, Solid trioda a Iotatron bol považovaný, ale "tranzistor," razený John R. Pierce, bol vnútorný hlas jasný víťaz (čiastočne vzhľadom k blízkosti tejto inžinierov Bella vyvinutý pre príponu "-stor"). Prvá komerčná trasa na svete bola v spoločnosti Western Electric na Union Boulevard v Allentowne v štáte Pennsylvania. Výroba sa začala 1. októbra 1951 s bodovým kontaktom germánia tranzistor.

Ďalšie aplikácie

Až do začiatku roku 1950 tento tranzistor používaných vo všetkých typoch výroby, ale stále existujú významné problémy, ktoré bránia jeho široké použitie, ako je citlivosť na vlhkosť a krehkých vodičov spojených s kryštálmi Nemecko. Shockley často obvinený z plagiátorstva, pretože k tomu, že jeho práce boli v tesnej blízkosti veľkých diel, ale nedocenené maďarský inžinier. Ale právnici spoločnosti Bell Labs túto záležitosť rýchlo vyriešili. Avšak Shockley bol pobúrený útoky kritikov a rozhodol sa ukázať, kto bol skutočným mozgom celého veľkého eposu o vynáleze tranzistora. Len o pár mesiacov neskôr vymyslel úplne nový typ tranzistora, ktorý má akúsi "buterbrodnoy štruktúry." Táto nová forma bola oveľa odolnejšie ako krehké bod kontaktným zatepľovacím systémom, a nakoniec sa jej to začalo všetky tranzistory používané v 60. rokoch dvadsiateho storočia. Čoskoro sa vyvinula do bipolárneho prechodového aparátu, ktorý sa stalzáklad pre prvý bipolárny tranzistor. Statické indukčné zariadenie, prvý koncept vysokofrekvenčného tranzistora, bol vynájdený japonskými inžiniermi Jun-ichi Nishizawa a Y. Watanabe v roku 1950 a nakoniec bol schopný vytvoriť experimentálne prototypy v roku 1975. Bol to najrýchlejší tranzistor v 80. rokoch dvadsiateho storočia. Následný vývoj zahŕňal zariadenia s rozšíreným pripojením, povrchovo-bariérový tranzistor, difúzia, tetrododynamika a pentóda. Difúzny kremík "mesa-tranzistor" bol vyvinutý v roku 1955 v Bell a komerčne dostupný Fairchild Semiconductor v roku 1958. Priestor bol typ tranzistora vyvinutého v 50-tych rokoch minulého storočia ako zlepšenie oproti tranzistorom kontaktného bodu a neskoršiemu tranzistoru zo zliatiny. V roku 1953 spoločnosť Philco vyvinula prvé vysokofrekvenčné zariadenie na ochranu proti povrchovej bariére, ktorá bola tiež prvým tranzistorom vhodným pre vysokorýchlostné počítače. Prvé tranzistorové autorádio na svete, ktoré vyrobil Philco v roku 1955, používalo v systéme tranzistory s povrchovou bariérou.

Riešenie problémov a zdokonalenie

Problém čistoty zostal pri riešení problémov nestability. Vytvorenie potrebnej čistoty v Nemecku sa ukázalo byť vážnym problémom a obmedzil počet tranzistorov, ktoré skutočne pracovali na tejto dávke materiálu. Citlivosť Nemecka na teplotu tiež obmedzila jeho užitočnosť. Vedci navrhli, že kremík bude jednoduchšie, ale len málo študovalo túto príležitosť. Morris Tanenbaum v spoločnosti Bell Laboratories bol prvý, kto vyvinul pracovný kremíkový tranzistor26. januára 1954 O niekoľko mesiacov neskôr, Gordon Teal, pracovať nezávisle na spoločnosti Texas Instruments, vyvinuli podobné zariadenie. Obe zariadenia boli vyrobené tým, že riadi dotovanie kryštálu kremíka jeden, keď boli pestované z roztaveného kremíka. Lepšie metóda bola vyvinutá Morris Tanenbaumem Calvin S. Fuller Bell Laboratories v ranom 1955 plynnú donorové a akceptorové nečistôt v monokryštalických kremíkových kryštálov.

tranzistory riadené poľom

Pole-tranzistor účinku bola prvýkrát patentovaná Yulysom ​​Edgar Lilienfeld v roku 1926 a Oscar Hale v roku 1934, ale praktické polovodičové súčiastky (tranzistory s poľom prechodu [JFET]) boli vyvinuté neskôr, po pozorovaný účinok tranzistor a William Shockley vysvetlil tím v Bellových laboratóriách v roku 1947, bezprostredne po dvadsaťročnej obdobia patentovej ochrany. Prvý typ bol JFET statické indukcie tranzistor (SIT), japonskej inžinieri vynašli Jun-ichi Nishizawa a Y. Watanabe v roku 1950. SIT - typu JFET s krátkou dĺžkou kanála. Polovodičové tranzistor riadený poľom (tranzistor MOS) kov-oxid-polovodič, ktorý do značnej miery nahradil JFET a mal silný vplyv na rozvoj elektronických elektronickej technológia bola vynájdená a Martin Downey Kahnhom Atalloy v roku 1959. FET môže nabíjať zariadenia s väčšinou, v ktorých je prúd vykonaná najmä majoritných nosičov alebo zariadenia s menšími nosičov náboja, v ktorom je prúd predovšetkým vďaka toku minoritných nosičov. spotrebičpozostáva z aktívneho kanála, cez ktorý elektróny alebo otvory nosiča náboja prichádzajú zo zdroja do kanalizácie. Konečné závery zdroja a odtoku sú napojené na polovodič cez ohmické kontakty. Vodivosť kanálu je funkciou potenciálu používaného cez vstupné a zdrojové terminály. Tento princíp práce priniesol prvé tranzistory so všetkými vlnovými dĺžkami. Všetky poľné tranzistory majú svorky zdroja, odtoku a uzávierky, ktoré zodpovedajú približne emitoru, kolektoru a základni BJT. Väčšina poľných tranzistorov má štvrtý terminál, nazývaný shell, základňa, hmotnosť alebo substrát. Táto svorka slúži na posun tranzistora do prevádzky. Je neobvyklé, že sa v obvodoch používa nie triviálne použitie terminálov na skriniach, ale jeho prítomnosť je dôležitá pri konfigurácii fyzického rozloženia integrovaného obvodu. Veľkosť brány, dĺžka L diagramu, je vzdialenosť medzi zdrojom a odtokom. Šírka je rozšírením tranzistora v smere kolmom na priečny rez v diagrame (t.j. v /od obrazovky). Typicky je šírka omnoho väčšia ako dĺžka brány. Dĺžka uzávierky 1 μm obmedzuje hornú frekvenciu na približne 5 GHz od 02 do 30 GHz.