Кто изобрел транзистор? История устройства

Краткое содержание

Транзистор является одним из наиболее значимых изобретений XX века, служа фундаментальным компонентом практически всех современных электронных устройств. Разработанный в Bell Labs в США, этот прибор был создан для замены вакуумных ламп, которые были громоздкими, хрупкими и выделяли значительное количество тепла. Изобретение приписывается трем ключевым ученым: Джону Бардину, Уолтеру Браттейну и Уильяму Шокли.

В 23 декабря 1947 года Бардин и Браттейн успешно продемонстрировали первый работающий точечно-контактный транзистор. Этот пророз ознаменовал начало эры твердотельной электроники. Технология позволила миниатюризировать схемы, что в конечном итоге привело к созданию интегральных схем и микропроцессоров. Влияние этого изобретения распространяется на различные отрасли — от телекоммуникаций до вычислительной техники. Три изобретателя были совместно удостоены Нобелевской премии по физике в 1956 году за их исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта.

Разработка в Bell Labs

Поиск твердотельной альтернативы вакуумной лампе начался в 1940-х годах в Bell Telephone Laboratories. Исследовательская группа под руководством Уильяма Шокли стремилась найти материал, который мог бы усиливать и переключать электрические сигналы без ограничений стеклянных вакуумных ламп. Команда сосредоточила свои исследования на полупроводниках, в частности на германии.

Несмотря на руководство Шокли, первоначальный прорыв был сделан его коллегами, Джоном Бардином и Уолтером Браттейном. Бардин, теоретический физик, и Браттейн, экспериментальный физик, работали в тесном сотрудничестве, чтобы понять поведение электронов на поверхности полупроводниковых материалов. Их сотрудничество привело к пониманию того, что точечно-контактная конфигурация может контролировать поток тока.

В историческую дату 23 декабря 1947 года пара успешно протестировала первый точечно-контактный транзистор. Устройство состояло из пластины германия с двумя золотыми контактами, закрепленными пластиковым клином. Когда они подавали напряжение на один контакт, они наблюдали усиление на другом. Это подтвердило действенность транзисторного эффекта, проложив путь к будущим разработкам.

Роль Уильяма Шокли

Хотя Бардин и Браттейн провели первоначальную демонстрацию, Уильям Шокли сыграл решающую роль во всем проекте и последующей эволюции устройства. Шокли был директором группы твердотельной физики. После первоначального успеха точечно-контактного транзистора Шокли работал независимо над улучшением конструкции.

Шокли разработал переходный транзистор, который был более надежным и простым в производстве, чем оригинальная точечно-контактная версия. Переходный транзистор использовал слоистую структуру полупроводников n-типа и p-типа. Эта конструкция стала стандартом для создания транзисторов и является основой для транзисторов, используемых в современной электронике. Сотрудничество и индивидуальный вклад трех ученых были необходимы, чтобы превратить транзистор из лабораторной диковинки в коммерческую реальность.

Влияние и наследие

Изобретение транзистора фундаментально изменило траекторию развития технологий. Его небольшой размер, низкое энергопотребление и долговечность позволили инженерам проектировать схемы, которые ранее были невозможны. Устройство позволило создавать портативные радиоприемники, калькуляторы и, в конечном итоге, персональные компьютеры.

Переход от одиночного транзистора к интегральной схеме (ИС) произошел относительно быстро. ИС размещала несколько транзисторов на одной кремниевой пластине, экспоненциально увеличивая вычислительную мощность. Эта тенденция миниатюризации описывается законом Мура, который гласит, что количество транзисторов на кристалле удваивается примерно каждые два года.

Наследие транзистора очевидно в цифровую эпоху. Он является ключевым компонентом в ЦП (центральных процессорах), чипах памяти и системах управления питанием. Работа Бардина, Браттейна и Шокли остается основой информационного общества.

Признание Нобелевской премией

В 1956 году Королевская шведская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике Джону Бардину, Уолтеру Браттейну и Уильяму Шокли. Премия была присуждена «за их исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». Это признание подчеркнуло огромную важность их работы в мировом масштабе.

Бардин уникален в научной истории как один из немногих людей, дважды получивших Нобелевскую премию по физике. Он получил свою первую премию в 1956 году за транзистор и вторую в 1972 году за теорию сверхпроводимости. Признание изобретателей транзистора укрепило статус Bell Labs как ведущего центра технологических инноваций в середине XX века.