Mga kategorya: Itinatampok na Mga Artikulo » Kagiliw-giliw na mga katotohanan
Bilang ng mga tanawin: 36129
Mga puna sa artikulo: 9
Kasaysayan ng transistor
Isa sa mga makabuluhang imbensyon ng siglo XX ay isinasaalang-alang imbensyon ng transistorna dumating upang palitan ang mga elektronikong lampara.
Sa loob ng mahabang panahon, ang mga lampara ay ang tanging aktibong sangkap ng lahat ng mga elektronikong aparato, bagaman mayroon silang maraming mga pagkukulang. Una sa lahat, ito ay isang malaking pagkonsumo ng kuryente, malalaking sukat, maikling buhay at mababang lakas ng makina. Ang mga pagkukulang na ito ay nadama nang higit pa at mas matindi sa pagpapabuti at pagiging sopistikado ng mga elektronikong kagamitan.
Ang isang rebolusyonaryong rebolusyon sa engineering ng radyo ay naganap nang napalitan ang mga lampara ng semiconductor na nagpapalaki ng mga aparato - transistor, wala sa lahat ng nabanggit na mga kawalan.
Ang unang operistang transistor ay ipinanganak noong 1947, salamat sa mga pagsisikap ng mga empleyado ng American company na Bell Telephone Laboratories. Ang kanilang mga pangalan ay kilala ngayon sa buong mundo. Ito ay mga siyentipiko - ang mga pisiko na si W. Shockley, D. Bardin at W. Brighten. Nitong 1956, lahat ng tatlo ay iginawad sa Nobel Prize in Physics para sa imbensyon na ito.
Ngunit, tulad ng maraming magagaling na imbensyon, hindi agad napansin ng transistor. Sa isa lamang sa mga pahayagan ng Amerikano ay nabanggit na ipinakita ng Bell Telephone Laboratories ang aparato na tinatawag na isang transistor. Sinabi rin na maaari itong magamit sa ilang mga lugar ng electrical engineering sa halip na mga tubo ng elektron.
Ang transistor na ipinakita ay nasa anyo ng isang maliit na metal na silindro na 13 mm ang haba at ipinakita sa isang tatanggap na walang mga tubo ng elektron. Sa lahat ng iba pa, inaangkin ng kumpanya na ang aparato ay maaaring gamitin hindi lamang para sa pagpapalakas, kundi pati na rin para sa henerasyon o pag-convert ng isang signal ng kuryente.
Fig. 1. Ang unang transistor
Fig. 2. John Bardin, William Shockley at Walter Brattain. Para sa kanilang pakikipagtulungan sa pagbuo ng unang operational transistor sa mundo noong 1948, ibinahagi nila ang 1956 Nobel Prize.
Ngunit ang mga kakayahan ng transistor, tulad ng, sa katunayan, ng maraming iba pang magagaling na pagtuklas, ay hindi agad naiintindihan at pinahahalagahan. Upang pukawin ang interes sa bagong aparato, mahigpit na na-anunsyo ito ni Bell sa mga seminar at artikulo, at binigyan ang lahat ng lisensya upang gawin ito.
Ang mga tagagawa ng mga elektronikong lampara ay hindi nakakakita ng isang malubhang kakumpitensya sa transistor, dahil imposible nang sabay-sabay, sa isang bumagsak na swak, upang bawasan ang tatlumpu't taong kasaysayan ng paggawa ng mga lampara ng ilang daang disenyo, at multimillion-dolyar na pamumuhunan sa kanilang pag-unlad at paggawa. Samakatuwid, ang transistor ay pumasok sa electronics na hindi napakabilis, dahil ang panahon ng mga tubo ng elektron ay patuloy pa rin.
Fig. 3. Transistor at elektronikong lampara
Mga Unang Hakbang sa Semiconductors
Mula noong sinaunang panahon, dalawang uri ng mga materyales ang ginamit sa electrical engineering higit sa lahat - conductors at dielectrics (insulators). Ang mga metal, solusyon sa asin, at ilang mga gas ay may kakayahang magsagawa ng kasalukuyang. Ang kakayahang ito ay dahil sa pagkakaroon ng mga conductor ng mga free carriers - mga electron. Sa mga conductor, ang mga electron ay madaling mawala sa atom, ngunit ang mga metal na may mababang pagtutol (tanso, aluminyo, pilak, ginto) ay pinaka-angkop para sa paglilipat ng de-koryenteng enerhiya.
Kasama sa mga insulator ang mga sangkap na may mataas na pagtutol, ang kanilang mga elektron ay mahigpit na nakagapos sa atom. Ang mga ito ay porselana, baso, goma, keramika, plastik. Samakatuwid, walang libreng singil sa mga sangkap na ito, na nangangahulugang walang kuryente sa kasalukuyan.
Angkop na alalahanin ang mga salitang mula sa mga aklat-aralin sa pisika na ang kasalukuyang electric ay ang direksyon ng paggalaw ng mga elektrikal na sisingilin na mga particle sa ilalim ng impluwensya ng isang larangan ng kuryente. Sa mga insulator ay walang anuman upang ilipat sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field.
Gayunpaman, sa proseso ng pag-aaral ng mga de-koryenteng phenomena sa iba't ibang mga materyales, ang ilang mga mananaliksik ay "nakaramdam" para sa mga epekto ng semiconductor.Halimbawa, ang unang detector ng crystalline (diode) ay nilikha noong 1874 ng pisika ng Aleman na si Karl Ferdinand Brown batay sa pakikipag-ugnay sa tingga at pyrite. (Ang Pyrite ay isang iron pyrite; kapag pinindot ang isang upuan, isang spark ay naputol, kaya't nakuha nito ang pangalan mula sa Greek "fiesta" - apoy). Nang maglaon, matagumpay na pinalitan ng detektor na ito ang coherer sa mga unang natanggap, na makabuluhang nadagdagan ang kanilang pagiging sensitibo.
Noong 1907, ang Beddecker, na nag-aaral ng kondaktibiti ng tanso ng yodo, ay natagpuan na ang kondaktibiti nito ay nagdaragdag ng 24-kulong sa pagkakaroon ng karumihan sa yodo, bagaman ang iodine mismo ay hindi isang conductor. Ngunit ang lahat ng ito ay mga random na tuklas na hindi mabigyan ng katwiran na pang-agham. Ang isang sistematikong pag-aaral ng semiconductors ay nagsimula lamang noong 1920 - 1930 taon.
Ang isang mahusay na kontribusyon sa pag-aaral ng semiconductors ay ginawa ng isang siyentipiko sa siyentipiko sa sikat na Nizhny Novgorod radio laboratoryo O.V. Losev. Bumaba siya sa kasaysayan lalo na bilang imbentor ng cristadine (isang osileytor at amplifier batay sa isang diode) at isang LED. Tingnan ang higit pa tungkol dito: Kasaysayan ng mga LED. Glow ng Losev.
Sa madaling araw ng paggawa ng transistor, ang pangunahing semiconductor ay germanium (Ge). Sa mga tuntunin ng pagkonsumo ng enerhiya, napaka-ekonomiko, ang boltahe para sa pag-unlock ng pn junction ay 0.1 ... 0.3V, ngunit maraming mga parameter ay hindi matatag, kaya pinalitan nito ang silikon (Si).
Ang temperatura kung saan ang mga germanium transistors ay pinapatakbo ay hindi hihigit sa 60 degree, habang ang mga transistor ng silikon ay maaaring magpatuloy upang mapatakbo sa 150. Silicon, bilang isang semiconductor, lumalagpas sa germanium sa iba pang mga katangian, lalo na sa dalas.
Bilang karagdagan, ang mga reserbang silikon (ordinaryong buhangin sa beach) sa kalikasan ay walang limitasyong, at ang teknolohiya para sa paglilinis at pagproseso ay mas simple at mas mura kaysa sa bihirang sa elemento ng kalikasan ng germanium. Ang unang transistor ng silikon ay lumitaw sa ilang sandali matapos ang unang germanium transistor - noong 1954. Ang kaganapang ito kahit na sumali sa isang bagong pangalan na "edad ng silikon", hindi malito sa bato!
Fig. 4. Ang ebolusyon ng mga transistor
Microprocessors at semiconductors. Silicon Age Sunset
Naisip mo na ba kung bakit kamakailan ang lahat ng mga computer ay naging multi-core? Ang mga salitang dual-core o quad-core ay pangkaraniwan sa lahat. Ang katotohanan ay ang pagtaas ng pagganap ng microprocessor sa pamamagitan ng pagtaas ng dalas ng orasan, at pagdaragdag ng bilang ng mga transistor sa isang pakete, para sa mga istruktura ng silikon ay halos malapit sa limitasyon.
Ang pagtaas ng bilang ng mga semiconductor sa isang pabahay ay nakamit sa pamamagitan ng pagbawas ng kanilang mga pisikal na sukat. Noong 2011, binuo ng INTEL ang isang 32 nm na proseso ng teknolohiya kung saan ang haba ng channel ng transistor ay 20 nm lamang. Gayunpaman, ang gayong pagbaba ay hindi nagdadala ng isang kapansin-pansin na pagtaas sa dalas ng orasan, dahil hanggang sa 90 nm na teknolohiya. Malinaw na oras na upang magpatuloy sa isang bagong panimula.
Fig. 5. Kasaysayan ng mga transistor
Graphene - ang semiconductor ng hinaharap
Noong 2004, natuklasan ng mga pisiko ang isang bagong materyal na semiconductor. graphene. Ang pangunahing kandidato para sa kapalit ng silikon ay isang materyal na carbon group. Sa batayan nito, isang transistor ang nilikha na nagpapatakbo sa tatlong magkakaibang mga mode.
Fig. 6. Graphene
Fig. 7. Larawan ng isang patlang na graphene transistor na nakuha gamit ang isang pag-scan ng mikroskopyo
Kung ikukumpara sa mga umiiral na teknolohiya, papayagan nitong bawasan ang bilang ng mga transistor sa isang kaso sa pamamagitan ng eksaktong tatlong beses. Bilang karagdagan, ayon sa mga siyentipiko, ang mga operating frequency ng bagong semiconductor material ay maaaring umabot ng hanggang sa 1000 GHz. Ang mga parameter, siyempre, ay nakakaintindi, ngunit hanggang ngayon ang bagong semiconductor ay nasa yugto ng pag-unlad at pag-aaral, at ang silikon ay isang workhorse pa rin. Ang kanyang edad ay hindi pa natatapos.
Boris Aladyshkin
Tingnan din sa electro-tl.tomathouse.com
: