Kdo je ustvaril prvi tranzistor? To vprašanje veliko ljudi skrbi. Prvi patent za princip terenskega tranzistorja je v Kanadi vložil avstro-ogrski fizik Julius Edgar Lilienfeld 22. oktobra 1925, vendar Lilienfeld ni objavil nobenih znanstvenih člankov o svojih napravah, njegovo delo pa je industrija prezrla. Tako je prvi svetovni tranzistor potonil v zgodovino. Leta 1934 je nemški fizik dr. Oscar Heil patentiral še en tranzistor v polju. Ne obstajajo neposredni dokazi, da so bili ti pripomočki zgrajeni, vendar so kasnejša dela v devetdesetih letih prejšnjega stoletja pokazala, da je eden od projektov Lilienfeldov deloval, kot je opisano, in prinesel pomemben rezultat. Dobro znano in splošno sprejeto dejstvo je, da sta William Shockley in njegov pomočnik Gerald Pearson ustvarila delovne različice Lilienfeldovih patentov, ki seveda nikoli niso bili omenjeni v nobenem od njegovih kasnejših znanstvenih člankov ali zgodovinskih člankov. Prvi računalniki na tranzistorjih so seveda zgradili veliko kasneje.

Laboratorij Bella

Bellin laboratorij je delal na tranzistorju, izdelanem za izdelavo izjemno čistih germanijskih "kristalnih" mešalnih diod, ki se uporabljajo v radarskih napravah kot element frekvenčnega mešalnika. Vzporedno s tem projektom je bilo še veliko drugih, vključno s tranzistorjem na germanijskih diodah. Cevke z zgodnjim vezjem niso imele hitre funkcijestikala in namesto tega je ekipa Bell uporabljala trdne diode. Prvi računalniki na tranzistorjih so delovali na podobnem principu.

Nadaljnje študije Shockleyja

Po vojni se je Shockley odločil, da bo skušal zgraditi triodopodobnoe polprevodniško napravo. Zagotovil je sredstva in laboratorijski prostor, nato pa se je lotil problema z Bardeen in Brattenom. John Bardeen je sčasoma razvil novo vejo kvantne mehanike, znan kot površinska fizika, da bi razložil svoje prve napake in ti znanstveniki so na koncu uspeli ustvariti delovno napravo.


Ključ do razvoja tranzistorja je bilo nadaljnje razumevanje procesa mobilnosti elektronov v polprevodniku. Dokazano je bilo, da bi bilo možno zgraditi ojačevalnik, če bi bilo mogoče nadzorovati pretok elektronov od oddajnika do zbiralnika te na novo odkrite diode (leta 1874, patentirana leta 1906). Na primer, če postavite stike na obe strani iste vrste kristala, tok ne bo šel skozi. Pravzaprav se je izkazalo, da je zelo težko. Velikost kristala bi bila bolj povprečna in število predvidenih elektronov (ali lukenj), ki jih je bilo treba "injicirati", je bilo zelo veliko, zaradi česar bi bilo manj uporabno kot ojačevalec, ker bi to zahtevalo velik tok injekcije. Kljub temu je bila celotna zamisel o kristalni diodi ta, da bi sam kristal lahko zadržal elektrone na zelo kratki razdalji, hkrati pa bi praktično na robu izčrpanja.Očitno je bilo ključno, da so bili vhodni in izhodni stiki zelo blizu drug drugega na površini kristala.

Bratova dela

Bratten je začel delati na ustvarjanju takšne naprave in vsi namigi o uspehu se pojavljajo, ko je ekipa delala na tem problemu. Izum je zapleteno delo. Včasih sistem deluje, potem pa pride do nove napake. Občasno so rezultati Brattanovega dela nenadoma začeli delovati v vodi, očitno zaradi visoke prevodnosti. Elektroni v katerem koli delu kristala migrirajo s pomočjo zaprtih nabojev. Elektroni v oddajnikih ali "luknje" v kolektorjih se nabirajo neposredno nad kristalom, kjer prejmejo nasprotni naboj, "plavajo" v zraku ali vodi. Vendar pa jih je mogoče potisniti stran od površine z uporabo majhne količine polnjenja s katerega koli drugega mesta na kristalu. Namesto, da bi zahtevali veliko vbrizganih elektronov, bo naredilo enako majhno število na pravem mestu na kristalu. Nove izkušnje raziskovalcev so v določeni meri pomagale rešiti problem, ki se je prej pojavil v majhnem kontrolnem območju. Namesto dveh ločenih polprevodnikov, ki jih povezuje skupna, vendar majhna površina, bo uporabljena ena velika površina. Izhodi oddajnika in kolektorja se nahajata na vrhu, kontrolna žica pa se nahaja na dnu kristala. Ko je bil tok uporabljen za "osnovni" zaključek, bi se elektroni potisnili skozi polprevodniški blok in sestavili na oddaljeni površini.Dokler sta oddajnik in zbiralnik zelo blizu, bi moral zagotoviti dovolj elektronov ali lukenj med njimi, da bi začel držati.

Pridružitev Brei

Zgodnji pojav tega pojava je bil Ralph Bray, mladi podiplomski študent. Novembra 1943 se je pridružil razvoju germanijevega tranzistorja na Univerzi Purdue in prejel kompleksno nalogo merjenja upornosti sipanja na kontaktni metal-polprevodnik. Brey je našel veliko nenormalnosti, kot so notranje ovire visoke odpornosti v nekaterih vzorcih v Nemčiji. Najbolj zanimiv pojav je bil izredno nizka impedanca, ki je bila opažena pri uporabi napetostnih impulzov. Prvi sovjetski tranzistorji so bili razviti na podlagi teh ameriških gibanj.

Preboj

16. decembra 1947 je bil s kontaktom v dveh točkah vzpostavljen stik z površino germanija, ki je bila eloksirana na devetdeset voltov, elektrolit se je izpral iz H 2 O, nato pa je na njega padlo več zlatih peg. Zlati stiki so bili pritisnjeni proti golim površinam. Razdalja med točkami je bila približno 4 x 10 -3 cm. Ena točka je bila uporabljena kot mreža in druga točka - kot plošča. Evasion (DC) na omrežju bi moralo biti pozitivno, da bi dobila napetostni dobiček na pomični plošči za približno petnajst voltov.

Izum prvega tranzistorja

Z zgodovino tega čudežnega mehanizma gre za številna vprašanja. Nekateri od njih so bralcu znani. Na primer: zakaj so bili prvi tranzistorji ZSSR tip PNP? Odgovor na to vprašanje je v nadaljevanju celotne zgodbe. Bratten in H. R. MoorePokazal je več sodelavcev in menedžerjev v Bell Labsu popoldne 23. decembra 1947, rezultat, ki so ga dosegli, tako da se ta dan pogosto imenuje datum rojstva tranzistorja. PNP-kontaktni germanijev tranzistor je deloval kot ojačevalnik govora z močjo 18. To je odgovor na vprašanje, zakaj so bili prvi tranzistorji ZSSR tipa PNP, ker so bili kupljeni od Američanov. Leta 1956 so John Bardeen, Walter Hauser Bratten in William Bradford Shockley prejeli Nobelovo nagrado za fiziko za preučevanje polprevodnikov in odkrivanje tranzistorskega učinka.

Dvanajst ljudi je omenjenih kot neposredno vpletenih v izum tranzistorja v Bellovem laboratoriju.

Prvi tranzistorji v Evropi

Hkrati so nekateri evropski znanstveniki sprožili idejo o polprevodniških ojačevalnikih. Avgusta 1948 so nemški fiziki Herbert F. Matari in Henry Welker, ki so delali na inštitutu Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse v Aulnay-sous-Bois, Franciji, vložili zahtevek za patent za ojačevalnik, ki temelji na manjšini, ki jo imenujejo "tranzistor". Ker Bell Labs ni objavil tranzistorja do junija 1948, je bil tranzistor ocenjen kot samostojno razvit. Prvič Matar? opazili učinke strmine v proizvodnji silicijevih diod za nemško radarsko opremo med drugo svetovno vojno. Transistorji so bili komercialno izdelani za francosko telefonsko podjetje in vojsko, leta 1953 pa je bil na radijski postaji v Düsseldorfu prikazan radijski sprejemnik s štirimi tranzistorji.
Bell Telephone Laboratories je potreboval ime za nov izum: upoštevani so bili polprevodniški triode, triode poskusov, kristalno trioda, trioda in jotatron, toda "tranzistor", ki ga je izumil John R. Pierce, je bil jasen zmagovalec notranjega glasovanja (delno zaradi bližine, ki so jo inženirji Bell's razviti za pripono "-stor"). Prva svetovna komercialna tranzistorska linija je bila na Western Electric na Union Boulevard v Allentownu v Pensilvaniji. Proizvodnja se je začela 1. oktobra 1951 s točkovnim germanijevim tranzistorjem.

Naknadna uporaba

Do začetka petdesetih let je bil ta tranzistor uporabljen pri vseh vrstah proizvodnje, vendar so še vedno obstajali pomembni problemi, ki preprečujejo njegovo široko uporabo, kot so občutljivost za vlago in krhkost žic, ki so pritrjeni na kristale v Nemčiji. Shockleya so pogosto krivili za plagiranje, ker so bila njegova dela zelo blizu delom velikega, a nepriznanega madžarskega inženirja. Vendar so odvetniki Bell Labsa hitro rešili to vprašanje. Kljub temu je bil Shockley pretresen zaradi kritik in se je odločil, da pokaže, kdo so pravi možgani celotnega velikega epa v izumu tranzistorja. V samo nekaj mesecih je izumil popolnoma nov tip tranzistorja, ki ima zelo značilno "sendvič strukturo". Ta nova oblika je bila precej zanesljivejša od krhkega sistema kontaktnih točk, na koncu pa se je začela uporabljati v vseh tranzistorjih šestdesetih let. Kmalu se je razvila v bipolarni prehodni aparat, ki je postalosnova za prvi bipolarni tranzistor. Statična indukcijska naprava, prvi koncept visokofrekvenčnega tranzistorja, so izumili japonski inženirji Jun-ichi Nishizawa in Y. Watanabe leta 1950, leta 1975 pa je končno lahko ustvaril eksperimentalne prototipe. Bil je najhitrejši tranzistor v 80. letih 20. stoletja. Nadaljnji razvoj je vključeval naprave z razširjeno povezavo, površinsko-pregradne tranzistorje, difuzijo, tetrodinamiko in pentodo. "Mesa-tranzistor" difuzijskega silicija je bil razvit leta 1955 v Bellu in komercialno dostopen v Fairchild Semiconductor leta 1958. Prostor je bil tip tranzistorja, ki se je razvil v petdesetih letih prejšnjega stoletja kot izboljšanje tranzistorja kontaktne točke in kasnejšega tranzistorja iz zlitine. Leta 1953 je Philco razvil prvo visoko frekvenčno površinsko zaporno napravo na svetu, ki je bila tudi prvi tranzistor, primeren za visoke hitrosti računalnikov. Prvi avtomobilski radio na svetu, ki ga je leta 1955 proizvedel Philco, je v svoji shemi uporabljal tranzistorje površinske pregrade.

Reševanje problemov in izboljšanje

Problem čistoče je ostal z reševanjem problemov krhkosti. Ustvarjanje potrebne čistosti v Nemčiji se je izkazalo za resen problem in omejevalo število tranzistorjev, ki so dejansko delali na tej seriji materiala. Nemška občutljivost na temperaturo je zmanjšala tudi njeno uporabnost. Znanstveniki so predlagali, da bo silicij lažje narediti, vendar je le malo ljudi preučilo to priložnost. Morris Tanenbaum iz Bell Laboratories je bil prvi, ki je razvil delovni silicijevi tranzistor26. januar 1954 Nekaj ​​mesecev kasneje je Gordon Til, ki deluje neodvisno pri Texas Instruments, razvil podobno napravo. Obe napravi sta bili narejeni z nadzorovanjem dopiranja kristalov enega silicija, ko so bili gojeni iz staljenega silicija. Višje metode so razvili Morris Tanenbaum in Calvin S. Fuller iz Bell Laboratories v začetku leta 1955 s plinsko difuzijo donorskih in akceptorskih nečistoč v kristale monokristalnega silicija.

Polje tranzistorji

Terenski tranzistor so najprej patentirali Jules Edgar Lilienfeld leta 1926 in Oscar Hale leta 1934, kasneje pa so razvili praktične polprevodniške naprave (JFET tranzistorji), potem ko je bil opazen učinek tranzistorja. in razložil tim ekipe Williama Shockleyja v Bell Labsu leta 1947, takoj po dvajsetletnem patentnem obdobju. Prva vrsta JFET je bil statični indukcijski tranzistor (SIT), ki sta ga leta 1950 izumili japonski inženirji Jun-ichi Nishizawa in Y. Watanabe. SIT je kratka dolžina kanala JFET. Polprevodniški tranzistor (MOSFET) polprevodnika iz kovine-oksida, ki je v veliki meri nadomestil JFET in močno vplival na razvoj elektronske elektronske tehnologije, so leta 1959 izumili Down Coughing in Martin Atalloy. Polje tranzistorji so lahko naprave z večinskim nabojem, v katerem se tok prenaša večinoma z večinskimi nosilci ali napravami z nosilci manjših nabojev, pri čemer je tok predvsem posledica pretoka ne-glavnih nosilcev. Gearsestoji iz aktivnega kanala, skozi katerega elektroni ali luknje nosilca naboja prihajajo od vira do kanalizacije. Končni zaključki vira in odtoka so povezani s polprevodnikom skozi ohmske kontakte. Elektroprevodnost kanala je funkcija potenciala, ki se uporablja prek vrat in izhodnih terminalov. To načelo dela je privedlo do prvih tranzistorjev vseh valovnih dolžin. Vsi poljski tranzistorji imajo terminale vira, odtoka in zaklopa, ki ustrezajo približno oddajniku, zbiralcu in osnovnemu BJT. Večina poljskih tranzistorjev ima četrti terminal, imenovan lupina, baza, masa ali substrat. Ta terminal služi za prestavitev tranzistorja v delovanje. To je neobičajno, da ne-trivialna uporaba primeru terminalov v vezjih, vendar je njegova prisotnost pomembna pri konfiguriranju fizične postavitve integriranega vezja. Velikost vrat, dolžina L diagrama, je razdalja med izvorom in odtokom. Širina je podaljšek tranzistorja v smeri pravokotno na prerez v diagramu (tj. V /iz zaslona). Značilno je, da je širina veliko večja od dolžine vrat. Dolžina zaklopa 1 μm omejuje zgornjo frekvenco na približno 5 GHz, od 02 do 30 GHz.