Siapakah yang mencipta transistor pertama? Soalan ini membimbangkan ramai orang. Paten pertama untuk prinsip transistor kesan medan telah difailkan di Kanada oleh ahli fizik Austro-Hungary Julius Edgar Lilienfeld pada 22 Oktober 1925, tetapi Lilienfeld tidak menerbitkan sebarang kertas saintifik pada perantinya dan kerjanya diabaikan oleh industri. Oleh itu, transistor pertama di dunia telah tenggelam dalam sejarah. Pada tahun 1934, ahli fizik Jerman Dr. Oskar Heil telah mempatenkan satu lagi FET. Tiada bukti langsung bahawa peranti ini telah dibina, tetapi kerja kemudian pada tahun 1990-an menunjukkan bahawa salah satu reka bentuk Lilienfeld berfungsi seperti yang diterangkan dan menghasilkan hasil yang besar. Kini menjadi fakta yang terkenal dan diterima umum bahawa William Shockley dan pembantunya Gerald Pearson mencipta versi kerja radas daripada paten Lilienfeld, yang, sudah tentu, tidak pernah disebut dalam mana-mana kertas saintifik atau artikel sejarah mereka. Komputer transistor pertama, sudah tentu, dibina lebih lama kemudian.
Bella Lab
Bell Labs bekerja pada transistor yang dibina untuk menghasilkan diod pembancuh "kristal" germanium yang sangat tulen yang digunakan dalam pemasangan radar sebagai sebahagian daripada pengadun frekuensi. Selari dengan projek ini, terdapat banyak lagi, termasuk transistor diod germanium. Litar berasaskan tiub awal tidak mempunyai keupayaan pensuisan pantas, dan pasukan Bell menggunakan diod keadaan pepejal sebagai ganti. Komputer transistor pertama berfungsi pada prinsip yang sama.
Penerokaan lanjut Shockley
Selepas perang, Shockley memutuskan untuk mencuba membina peranti semikonduktor seperti triod. Dia memperoleh pembiayaan dan ruang makmal, dan kemudian menyelesaikan masalah dengan Bardeen dan Bratten. John Bardeen akhirnya membangunkan satu cabang mekanik kuantum baharu yang dikenali sebagai fizik permukaan untuk menjelaskan kegagalan awalnya, dan saintis ini akhirnya berjaya mencipta peranti yang berfungsi.
Kunci kepada pembangunan transistor ialah pemahaman lanjut tentang proses mobiliti elektron dalam semikonduktor. Telah terbukti bahawa jika terdapat beberapa cara untuk mengawal aliran elektron dari pemancar ke pengumpul diod yang baru ditemui ini (ditemui 1874, dipatenkan 1906), penguat boleh dibina. Contohnya, jika anda meletakkan kenalan pada kedua-dua belah satu jenis kristal, tiada arus akan mengalir melaluinya.
Malah, ia ternyata sangat sukar untuk dilakukan. Saizkristal mestilah lebih sederhana, dan bilangan elektron (atau lubang) sepatutnya yang perlu "disuntik" adalah sangat besar, yang akan menjadikannya kurang berguna daripada penguat kerana ia memerlukan arus suntikan yang besar. Walau bagaimanapun, keseluruhan idea diod kristal adalah bahawa kristal itu sendiri boleh menahan elektron pada jarak yang sangat dekat, sementara berada di ambang kehabisan. Nampaknya, kuncinya ialah memastikan pin input dan output sangat rapat antara satu sama lain pada permukaan kristal.
Karya Bratten
Bratten mula mengusahakan peranti sedemikian dan petunjuk kejayaan terus muncul semasa pasukan menyelesaikan masalah itu. Ciptaan adalah kerja keras. Kadangkala sistem berfungsi, tetapi kegagalan lain berlaku. Kadang-kadang hasil kerja Bratten mula berfungsi secara tidak dijangka di dalam air, nampaknya disebabkan oleh kekonduksian yang tinggi. Elektron di mana-mana bahagian kristal berhijrah disebabkan cas berdekatan. Elektron dalam pemancar atau "lubang" dalam pengumpul terkumpul terus di atas kristal, di mana mereka menerima caj yang bertentangan, "terapung" di udara (atau air). Walau bagaimanapun, ia boleh ditolak dari permukaan dengan menggunakan sedikit cas dari mana-mana tempat lain pada kristal. Daripada memerlukan bekalan elektron yang disuntik yang banyak, bilangan yang sangat kecil di tempat yang betul pada cip akan melakukan perkara yang sama.
Pengalaman baharu penyelidik sedikit sebanyak membantu menyelesaikannyamasalah kawasan kawalan kecil yang dihadapi sebelum ini. Daripada perlu menggunakan dua semikonduktor berasingan yang disambungkan oleh kawasan biasa tetapi kecil, satu permukaan besar akan digunakan. Keluaran pemancar dan pengumpul akan berada di bahagian atas, dan wayar kawalan akan diletakkan di dasar kristal. Apabila arus dikenakan pada terminal "asas", elektron akan ditolak melalui blok semikonduktor dan dikumpulkan pada permukaan jauh. Selagi pemancar dan pengumpul sangat rapat, ini perlu menyediakan elektron atau lubang yang mencukupi di antara mereka untuk mula mengalir.
Bray Menyertai
Saksi awal fenomena ini ialah Ralph Bray, seorang pelajar siswazah muda. Beliau menyertai pembangunan transistor germanium di Universiti Purdue pada November 1943 dan diberi tugas yang sukar untuk mengukur rintangan kebocoran sesentuh logam semikonduktor. Bray menemui banyak anomali, seperti halangan rintangan tinggi dalaman dalam beberapa sampel germanium. Fenomena yang paling aneh ialah rintangan yang sangat rendah yang diperhatikan apabila denyutan voltan digunakan. Transistor Soviet pertama telah dibangunkan berdasarkan perkembangan Amerika ini.
Terobosan
16 Disember 1947, menggunakan sesentuh dua titik, sesentuh dibuat dengan permukaan germanium beranod hingga sembilan puluh volt, elektrolit dibasuh ke dalam H2O, dan kemudian beberapa emas jatuh di atasnya. Sesentuh emas ditekan pada permukaan kosong. Pembahagian antaratitik itu adalah kira-kira 4 × 10-3 cm. Satu titik digunakan sebagai grid dan satu titik lagi sebagai plat. Sisihan (DC) pada grid mestilah positif untuk mendapatkan keuntungan kuasa voltan merentasi pincang plat kira-kira lima belas volt.
Penciptaan transistor pertama
Terdapat banyak persoalan yang berkaitan dengan sejarah mekanisme keajaiban ini. Sebahagian daripada mereka adalah biasa kepada pembaca. Sebagai contoh: mengapakah transistor pertama jenis PNP USSR? Jawapan kepada soalan ini terletak pada kesinambungan keseluruhan cerita ini. Bratten dan H. R. Moore menunjukkan kepada beberapa rakan sekerja dan pengurus di Bell Labs pada petang 23 Disember 1947, keputusan yang telah mereka capai, itulah sebabnya hari ini sering dirujuk sebagai tarikh lahir transistor. Transistor germanium kontak PNP berfungsi sebagai penguat pertuturan dengan keuntungan kuasa sebanyak 18. Ini adalah jawapan kepada soalan mengapa transistor pertama USSR adalah jenis PNP, kerana ia dibeli daripada orang Amerika. Pada tahun 1956, John Bardeen, W alter Houser Bratten dan William Bradford Shockley telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik untuk penyelidikan mereka tentang semikonduktor dan penemuan kesan transistor.
Dua belas orang dikreditkan kerana terlibat secara langsung dalam ciptaan transistor di Bell Labs.
Transistor pertama di Eropah
Pada masa yang sama, beberapa saintis Eropah teruja dengan idea penguat keadaan pepejal. Pada Ogos 1948, ahli fizik Jerman Herbert F. Matare dan Heinrich Welker, yang bekerja di Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse di Aulnay-sous-Bois, Perancis, memohon paten untuk penguat berdasarkan minoriti apa yang mereka panggil "transistor". Oleh kerana Bell Labs tidak menerbitkan transistor sehingga Jun 1948, transistor itu dianggap dibangunkan secara bebas. Mataré pertama kali memerhatikan kesan transkonduktansi dalam pengeluaran diod silikon untuk peralatan radar Jerman semasa Perang Dunia II. Transistor dibuat secara komersial untuk syarikat telefon Perancis dan tentera, dan pada tahun 1953 radio keadaan pepejal empat transistor telah ditunjukkan di stesen radio di Düsseldorf.
Makmal Telefon Loceng memerlukan nama untuk ciptaan baharu: Triod Semikonduktor, Triod Negeri Tercuba, Triod Kristal, Triod Pepejal dan Iotatron semuanya dipertimbangkan, tetapi "transistor" yang dicipta oleh John R. Pierce adalah pemenang yang jelas bagi sebuah undian dalaman (sebahagiannya terima kasih kepada kedekatan jurutera Bell yang dibangunkan untuk akhiran "-bersejarah").
Barisan pengeluaran transistor komersial pertama di dunia adalah di kilang Western Electric di Union Boulevard di Allentown, Pennsylvania. Pengeluaran bermula pada 1 Oktober 1951 dengan transistor germanium hubungan titik.
Permohonan lanjut
Sehingga awal 1950-an, transistor ini digunakan dalam semua jenis pembuatan, tetapi masih terdapat masalah ketara yang menghalang penggunaannya yang lebih meluas, seperti kepekaan terhadap kelembapan dan kerapuhan wayar yang dilekatkan pada kristal germanium.
Shockley sering dituduhplagiarisme disebabkan oleh fakta bahawa kerjanya sangat dekat dengan kerja jurutera Hungary yang hebat, tetapi tidak diiktiraf. Tetapi peguam Bell Labs segera menyelesaikan isu itu.
Namun begitu, Shockley berasa marah dengan serangan daripada pengkritik dan memutuskan untuk menunjukkan siapa otak sebenar bagi keseluruhan epik hebat ciptaan transistor. Hanya beberapa bulan kemudian, dia mencipta jenis transistor yang benar-benar baru dengan "struktur sandwic" yang sangat pelik. Bentuk baharu ini lebih dipercayai daripada sistem hubungan titik yang rapuh, dan bentuk inilah yang akhirnya digunakan dalam semua transistor pada tahun 1960-an. Ia tidak lama kemudian berkembang menjadi radas simpang bipolar, yang menjadi asas untuk transistor bipolar pertama.
Peranti aruhan statik, konsep pertama transistor frekuensi tinggi, telah dicipta oleh jurutera Jepun Jun-ichi Nishizawa dan Y. Watanabe pada tahun 1950 dan akhirnya dapat mencipta prototaip eksperimen pada tahun 1975. Ia merupakan transistor terpantas pada tahun 1980-an.
Perkembangan lanjut termasuk peranti gandingan lanjutan, transistor penghalang permukaan, resapan, tetrod dan pentod. Silikon resapan "transistor mesa" telah dibangunkan pada tahun 1955 di Bell dan boleh didapati secara komersial daripada Fairchild Semiconductor pada tahun 1958. Angkasa ialah sejenis transistor yang dibangunkan pada tahun 1950-an sebagai penambahbaikan ke atas transistor sentuhan titik dan transistor aloi terkemudian.
Pada tahun 1953, Filco membangunkan permukaan frekuensi tinggi pertama di duniaperanti penghalang, yang juga merupakan transistor pertama yang sesuai untuk komputer berkelajuan tinggi. Radio kereta transistor pertama di dunia, yang dikeluarkan oleh Philco pada tahun 1955, menggunakan transistor penghalang permukaan dalam litarnya.
Penyelesaian masalah dan kerja semula
Dengan penyelesaian masalah kerapuhan, masalah kebersihan kekal. Menghasilkan germanium dengan ketulenan yang diperlukan terbukti menjadi cabaran utama dan mengehadkan bilangan transistor yang sebenarnya boleh berfungsi daripada kumpulan bahan tertentu. Kepekaan suhu germanium juga mengehadkan kegunaannya.
Para saintis telah membuat spekulasi bahawa silikon akan lebih mudah untuk dihasilkan, tetapi hanya sedikit yang meneroka kemungkinan itu. Morris Tanenbaum di Bell Laboratories adalah yang pertama membangunkan transistor silikon yang berfungsi pada 26 Januari 1954. Beberapa bulan kemudian, Gordon Teal, bekerja sendiri di Texas Instruments, membangunkan peranti serupa. Kedua-dua peranti ini dibuat dengan mengawal doping kristal silikon tunggal kerana ia ditanam daripada silikon cair. Kaedah yang lebih tinggi telah dibangunkan oleh Morris Tanenbaum dan Calvin S. Fuller di Bell Laboratories pada awal tahun 1955 melalui resapan gas kekotoran penderma dan penerima ke dalam kristal silikon kristal tunggal.
Transistor kesan medan
FET pertama kali dipatenkan oleh Julis Edgar Lilienfeld pada tahun 1926 dan Oskar Hale pada tahun 1934, tetapi peranti semikonduktor praktikal (transistor kesan medan peralihan [JFET]) telah dibangunkankemudian, selepas kesan transistor diperhatikan dan dijelaskan oleh pasukan William Shockley di Bell Labs pada tahun 1947, hanya selepas tempoh paten dua puluh tahun telah tamat.
Jenis pertama JFET ialah Static Induction Transistor (SIT) yang dicipta oleh jurutera Jepun Jun-ichi Nishizawa dan Y. Watanabe pada tahun 1950. SIT ialah sejenis JFET dengan panjang saluran yang pendek. Transistor kesan medan semikonduktor logam-oksida-semikonduktor (MOSFET), yang sebahagian besarnya menggantikan JFET dan sangat mempengaruhi pembangunan elektronik elektronik, telah dicipta oleh Dawn Kahng dan Martin Atalla pada tahun 1959.
FET boleh menjadi peranti cas majoriti, di mana arus dibawa terutamanya oleh pembawa majoriti, atau peranti pembawa cas yang lebih rendah, di mana arus didorong terutamanya oleh aliran pembawa minoriti. Peranti ini terdiri daripada saluran aktif yang melaluinya pembawa cas, elektron atau lubang mengalir dari punca ke pembetung. Terminal punca dan longkang disambungkan kepada semikonduktor melalui sesentuh ohmik. Kekonduksian saluran ialah fungsi potensi yang digunakan merentasi gerbang dan terminal sumber. Prinsip operasi ini menimbulkan transistor semua gelombang pertama.
Semua FET mempunyai sumber, longkang dan terminal get yang kira-kira sepadan dengan pemancar, pengumpul dan pangkalan BJT. Kebanyakan FET mempunyai terminal keempat yang dipanggil badan, asas, tanah, atau substrat. Terminal keempat ini berfungsi untuk memincangkan transistor kepada perkhidmatan. Jarang sekali menggunakan terminal pakej yang tidak remeh dalam litar, tetapi kehadirannya adalah penting semasa menyediakan susun atur fizikal litar bersepadu. Saiz pintu pagar, panjang L dalam rajah, ialah jarak antara punca dan longkang. Lebar ialah pengembangan transistor dalam arah yang berserenjang dengan keratan rentas dalam rajah (iaitu masuk/keluar daripada skrin). Biasanya lebarnya jauh lebih besar daripada panjang pintu pagar. Panjang get 1 µm mengehadkan frekuensi atas kepada lebih kurang 5 GHz, daripada 0.2 hingga 30 GHz.
