Huvitav

Transistori arendamine

Transistori arendamine


Pärast esimeste transistoride demonstreerimist oli ilmne, et see ei olnud seade, mida oleks lihtne toota ja kasutada. Vaja oli palju transistori arendamist.

Selleks, et transistor saaks välja töötada, et see oleks elujõuline seade, ei olnud vaja välja töötada mitte ainult protsesse, vaid ka materjale.

Transistori areng on sama palju osa transistori loost kui mis tahes muu.

Juhtmetransistori arendamine

Esimese punkti kontakttransistorid olid väga ebausaldusväärsed ega sobinud tootmiseks. Tuli välja töötada usaldusväärsem ja valmistatavam idee.

Selle probleemi mõistmisel arendas Shockley ise ideed asendada punktkontaktid korraliku p-n ristmikuga. See polnud lihtsalt mööduv mõte, sest kogu uue stiilis ristmiku transistori töö teooria oli arvutuste abil täielikult määratletud. Ilmselt on üllatavam see, et ta töötas selle idee välja alles loetud nädalate jooksul pärast seda, kui tema meeskond oli esimese punktkontaktiseadme leiutanud.

Ehkki Shockley suutis tõestada ristmiku transistori teostatavust, kulus tal selle valmistamiseks laboris mõnevõrra kauem aega. Esimene toodeti alles 1949. aasta aprillis. Ta tegi seda, lastes mõned sulanud p-tüüpi germaanium mõnele kuumale n-tüüpi pinnale. Saadud plekk tuli seejärel keskelt alla saagida, et teha kaks p-n ristmikku. Selle väga toore demonstratsiooni abil suutis ta näidata, et seadmel oli nii voolu kui ka võimsuse suurenemine.

Materjalide väljatöötamine

1950. aastatel toimusid transistoride arendamisel väga suured muutused. Suure osa sellest tõi tooraine tootmise ja rafineerimise tehnika täiustamine.

1950. aastal õnnestus Tealil kasutada germaaniumkristallide tootmiseks Czockralski protsessi. Hiljem, 1952. aastal, näitas Pfann tsooni rafineerimise protsessi. Selles protsessis juhitakse induktsioonmähis mööda kristalli. Alla liikudes sulatab see materjali, põhjustades lisandite transportimist lõpuni. Nii saaks toota palju väiksema lisandiga pooljuhte.

Nende arengute varajased etapid võimaldasid Shockley'l toota kristalle, mida ta saaks p-n-ristmiku loomiseks õigete lisandite kontrollitud tasemega. Töö järgmises etapis õnnestus tal toota germaaniumkristallil terviklik n-p-n struktuur. Kuigi transistor töötas, ei olnud selle jõudlus sama, nagu Shockley oli oodanud. Vaja oli materjali edasist arendamist.

Kui materjalide tehnoloogia arenes, hakkasid ettevõtted transistore tootma. Esialgu turustas Bell nii kontaktkontakte kui ka kasvatatud ristmiku sorte. Varsti pärast seda tutvustas General Electric tüüpi, mida nad nimetasid oma legeeritud ühendusseadmeks.

Kuni selle ajani olid kõik transistorid valmistatud germaaniumist. Tegelikult väitsid raadioinseneride instituudi konverentsil 1954. aasta mais mitmed esinejad, et ränitransistorid pole reaalsuseks saamisest aastaid eemal. Nende üllatuseks valmistas Teal, kes oli nüüd kolinud vähetuntud ettevõttesse nimega Texas Instruments, töötava räniseadme. See andis Texase juhtpositsiooni transistori valdkonnas, muutes nad peamiseks pooljuhtide tootjaks. Teistel tootjatel kulus mitu aastat, et tutvustada oma räniseadmete sorte.

Kui Texas asus juhtima ränitransistori väljaarendamist, jätkasid Bell ja General Electric teiste uurimisliinidega. Lisandite pooljuhtidesse hajutamise protsess täiustati, et oleks võimalik toota vajalikke struktuure. Lisaks sellele oli veel üks oluline parendus võime oksiidikihte struktuuridele kasvatada. Fototehnikaga võimaldas see ebapuhtuse alasid täpsemalt kontrollida.

Väljakujunenud difusioon- ja fototehnikate abil oli võimalik ühelt vahvlilt toota palju transistore. Seejärel sai viilu lõigata, et toota üksikuid transistore. Nii saaks neid toota piisavas koguses, et hakata hindu langetama tasemele, kus need olid ventiilidega konkurentsivõimelisemad.

Vaatamata täiustustele olid transistorid endiselt suhteliselt kallid. 1960-ndate aastate alguseks maksis tavaline märgistatud transistor umbes £ 1 10s 0d (£ 1-50), kuid neile, kes ei vaevu spetsifikatsioonidega tegelema, võiks osta punaseid ja valgeid täpseid transistore. Need olid tegelikult tootjate tagasilükkamised, kuid harrastusentusiastile mitmel viisil ideaalsed. Värv tähistas seadme sageduskarakteristikut, punane laik oli heliseade ja valge täpp r.f. rakendusi, kuid parimal juhul on sagedusreaktsioon piiratud kahe või kolme megahertsiga. Neid seadmeid sai osta palju odavamalt, igaüks umbes viis šillingit (25p).

1960. aastatel langesid transistoride hinnad dramaatiliselt, kui nende kasutamine kasvas. Räni asendas germaaniumit ja ka jõudlus paranes selliste transistoride nagu BC107 laialdasel kasutamisel.


Vaata videot: Beginner Electronics - 22 - NPN Transistors (Juuni 2021).