Транзистор считается достаточно сложным изделием, которое легло в основу многих современных технологий. Без этой конструкции невозможно представить себе микрочипы и микропроцессоры, которые используются для изготовления телефонов, планшетов, ноутбуков и прочих портативных устройств. Тем не менее, далеко не каждому человеку известно, кто и когда изобрел транзистор.
Кто изобрел транзистор
Создание транзистора стало одним из наиболее значимых событий прошлого века. Длительное время лампы представляли собой единственный активный компонент всех радиоэлектронных устройств, однако они отличались большим количеством недостатков. Главными минусами была высокая потребляемая мощность, значительные габариты и небольшой период эксплуатации. Также недостатком таких изделий была невысокая устойчивость к влиянию механических нагрузок. Эти минусы еще сильнее чувствовались по мере совершенствования электронных устройств.
Настоящий переворот в сфере радиотехники случился, когда вместо старых ламп стали использовать полупроводниковые усилительные устройства – транзисторы. Они были лишены перечисленных минусов.
Первый функционирующий транзистор разработали в 1947 году. Его создал сотрудник компании Bell Telephone Laboratories из США. Если говорить точнее, участие в разработке конструкции принимали участие сразу несколько исследователей – Шокли, Бардин, Брайтен. Уже в 1956 году все ученые получили Нобелевскую премию.
Как общество приняло изобретение
Подобно множеству величайших разработок, транзистор заметили не сразу. Лишь в одной из газет США появилась информация, что фирма Bell Telephone Laboratories представляет созданное ею устройство, которое получило название «транзистор». Также там присутствовала информация, что конструкцию допустимо применять в отдельных сферах электротехники вместо ламп.
Транзистор по внешнему виду напоминал небольшой металлический цилиндр длиной 13 миллиметров. Он был продемонстрирован в приемнике, который не имел электронных ламп. К тому же компания утверждала, что устройство может применяться не только для наращивания, но и для создания или трансформации электрического сигнала.
Однако возможности новинки были оценены далеко не сразу. Чтобы повысить интерес к новому устройству, компания Bell усиленно рекламировала изделие в различных публикациях и на семинарах. К тому же она предоставляла лицензию на изготовление конструкции всем желающим.
При этом изготовители ламп не считали транзистор значимым конкурентом. Дело в том, что история изготовления ламп уже насчитывала к тому моменту несколько десятков лет, потому сбрасывать их со счетов было бессмысленно. Потому транзистор занял прочные позиции в промышленности далеко не сразу.
История полупроводников
В электротехнике с давних пор применяли преимущественно 2 разновидности материалов. К ним относятся диэлектрики и проводники. Металлы, солевые растворы и отдельные газы проводят ток. Это связано с присутствием в проводниках особых носителей заряда, которые называются электронами. Они отрываются от атома, но для передачи электроэнергии в большей степени подходят металлы, которые отличаются невысоким сопротивлением. К ним относят золото, серебро, медь.
Изоляторами считаются вещества, которые отличаются значительным сопротивлением. Там электроны надежно связаны с атомом. К таким материалам относят пластик, стекло, керамику, фарфор. Потому перечисленные вещества не имеют свободных зарядов. Это означает, что они не проводят ток.
Чтобы более детально разобраться в этом вопросе, стоит ознакомиться с формулировкой из учебника физики. Там сказано, что электрический ток – это направленное движение заряженных частиц, которое осуществляется под влиянием электрического поля. В изоляторах нет ничего, что могло бы двигаться при воздействии электрического поля.
Но изучение электрических явлений в разных материалах дало ученым возможность нащупать полупроводниковые эффекты. К примеру, первый кристаллический детектор или, как его еще называют диод, придумал немецкий исследователь Браун. Это случилось еще в 1874 году. Для этого ученый использовал контакт свинца и пирита. Впоследствии детектор успешно заменил когерер в первых приемниках. Это дало возможность существенно увеличить их восприимчивость.
В 1907 году Беддекер занимался исследованием проводимости йодистой меди и выявил, что при наличии йода в составе этот показатель увеличивается в 24 раза. При этом сам йод не отличается функциями проводника. Но указанные открытия все же носили случайный характер. Исследователям не удавалось дать им научное обоснование. Регулярное изучение характеристик полупроводников стало проводиться в двадцатые-тридцатые годы прошлого века.
Значительный вклад в исследование полупроводников сделал советский исследователь Лосев. Он был работником широко известной Нижегородской радиолаборатории. Исследователь вошел в историю, прежде всего, как создатель кристадина и светодиода.
Изначально для изготовления транзисторов применялся германий. С точки зрения затрат электроэнергии он отличался экономичностью, а напряжение перехода находилось на уровне всего 0,1-0,3 Вольта. Но многие показатели характеризовались нестабильностью. Потому вместо германия стали использовать кремний. Дело в том, что максимальная температура работы германиевых транзисторов составляла +60 градусов, тогда как кремниевые устройства продолжали функционировать при +150 градусах.
Почему кремний – основа для радиотехники
В большинстве случаев в качестве полупроводников для транзисторов применяется кремний. Он имеет больше преимуществ по сравнению с первым материалом – германием. Кремний считается дешевым, удобным и универсальным. Для изготовления полупроводника он должен быть очень чистым и включать один кристалл. Потому материал выращивают в лабораториях, вытягивая расплавленное вещество.
Помимо этого, в природе содержатся безграничные запасы кремния, а технология его очищения и обработки отличается простотой. Кремниевый транзистор впервые создали в 1954 году.
Появление многоядерных микропроцессоров
Сегодня почти все компьютеры делают многоядерными. Наращивание продуктивности микропроцессоров путем увеличения тактовой частоты и числа транзисторов в одном корпусе почти достигло предельных значений.
Наращивание числа полупроводников в одном корпусе достигается за счет сокращения их физических размеров. В 2011 году компания INTEL уже предложила техпроцесс 32 наномера при длине канала транзистора не больше 20. Но такое уменьшение не дает заметного наращивания тактовой частоты, как это было при 90 нанометрах. Потому возникает потребность в создании новых вариантов.
Графен – замена для кремния
В 2004 году физики придумали новый полупроводниковый материал под названием «графен». Он считается главным претендентом на замену кремния и представляет собой материал из углеродной группы. На его базе изготавливается транзистор, который функционирует в 3 режимах.
За счет этого удается ровно в 3 раза уменьшить число транзисторов в одном корпусе. К тому же исследователи утверждают, что рабочие частоты нового материала составляют 1000 гигагерц.
Транзистор – значимое изобретение, которое оказало влияние на развитие технологий. При этом за время существования конструкция претерпела много изменений.
Похожие записи:
Кто и когда изобрел первый в мире паровоз – история создания локомотива
Кто и когда изобрел первый в мире телеграф – история создания
Кто изобрел первый в мире самолет и когда он появился – история создания
Кто и когда изобрел первый в мире мотоцикл – история создания
Кто и когда изобрел первый в мире автомобиль – история создания машины
Кто и когда изобрел первый в мире лифт – история его создания
Кто изобрел первый в мире парашют и когда его придумали – история создания
Когда появился первый в мире робот и кто его изобрел – история создания