| Первые отечественные транзисторы Первыми серийными отечественными транзисторами, не считая опытных КС1 — КС8 (1953 год), были точечные германиевые p-n-p триоды С1 и С2 (1954 — 1960 годы). Длинна корпуса без выводов 12 мм, диаметр 6,5 мм. Длинна выводов 4 мм. Вес 2 г. Учитывая, что выводы очень короткие, вес самого транзистора довольно внушительный. Для сравнения, например транзисторы МП40 с длинными выводами весят всего 1,5 г. Большой вес С1 и С2 обусловлен их конструктивными особенностями. Фотографии можно увеличивать Через отверстие в латунном корпусе виден кристалл германия с контактными проводниками На фото видно, что внешний корпус отвечает только за герметичность, а прочность конструкции обеспечивает второй — латунный корпус, внутри которого находится кристалл германия Конструкция транзисторов С1 и С2 Транзисторы упаковывались в бумажные конверты по 1 штуке Американским аналогом транзисторов С1 и С2 является точечный p-n-p транзистор 2N25 . При снятом защитном кольце видно, что заполнитель видимо занимает всё внутреннее пространство корпуса П1, П2 — первые отечественные германиевые плоскостные p-n-p транзисторы (1955 — 1960 годы). Реальные размеры 19 х 9 мм (по паспорту 20 х 10 мм). Длинна выводов 30 мм. Вес 2,5 г. Транзисторы упаковывались в бумажные конверты по 1 штуке П3 — первые отечественные германиевые плоскостные p-n-p транзисторы повышенной мощности (1955 — 1960 годы). Размеры 24 х 27 мм. Диаметр радиатора 25 мм. Вес 8 г. П4БЭ — первый отечественный мощный германиевый плоскостной триод p-n-p типа. П411А — германиевый диффузионный СВЧ триод p-n-p типа (разработка 1959 г). Мое внимание он привлек необычной конструкцией корпуса. П309 — кремниевые n-p-n транзисторы начала 60-х годов. Производились до недавнего времени, но уже в других корпусах. Первоначально корпус имел размеры — высота 11 мм, диаметр — 10мм, диаметр с ободком 13 мм. Вес 2 г. На фото показаны транзисторы П309, изготовленные в 1964 и 1985 г. П16 — германиевые плоскостные p-n-p транзисторы. Производились с 1959 года. Один из имеющихся у меня экземпляров я вскрыл для изучения конструкции Ниже можно посмотреть конструкции некоторых отечественных и иностранных транзисторов Отечественный германиевый p-n-p транзистор ГТ310Б. Диаметр корпуса 3 мм. Отечественный германиевый p-n-p транзистор ГТ402А Германиевый p-n-p транзистор 2SB257 (60-е годы) Германиевый p-n-p транзистор OC38 (50-е годы) Германиевый p-n-p транзистор OC71A. В журнале «Radio & TV News» за январь 1959 года я нашел эти интересные картинки, объясняющие устройство первых транзисторов разных типов Направления развития первых транзисторных технологий из журнала «Radio & TV News» за август 1956 года Интересны также и старинные полупроводниковые выпрямители, например отечественные медно-закисные диоды типа 7-1а. Их также называли купроксными выпрямителями, или вентилями. Это полупроводниковые диоды на основе закиси меди. На фото ниже диоды 7-1а, изготовленные в 1961 г. Подробнее в википедии На фото ниже одни из первых серийных отечественных германиевых диодов,- точечные ДГ-Ц7 и плоскостные ДГ-Ц21, ДГ-Ц24, ДГ-Ц27. Производить их начали в середине 50-х годов. Подробнее здесь Конструкция диодов ДГ-Ц21 — ДГ-Ц27
|
Я пожертвовал одним из имеющихся у меня транзисторов С2 для изучения его внутренностей. После снятия внешнего корпуса выяснилось, что под ним находится латунный цилиндр диаметром 6 мм, внутри которого и находится кристалл германия. В цилиндре посередине имеются два технологических отверстия диаметром 2,5 мм. Толщина стенки цилиндра в районе отверстия — 0,4 мм. Внешний корпус изготовлен из сплава, похожего на никелевый. Подробную информацию о многих старых транзисторах можно найти здесь
Производить их начали в 1953 году, то есть на год раньше, чем отечественные аналоги. Конструктивно они похожи, но у 2N25 вместо металлического кожуха, закрывающего отверстия в корпусе, используется пластиковое кольцо. Размеры корпуса без выводов 12 х 5,5 мм. Вес 1 г. Имеющиеся у меня экземпляры имеют маркировки даты изготовления 8-53 и 10-53. Информацию о многих старых транзисторах можно найти на сайте wylie.org.uk
Мощность 10 вт. Производился вероятно с 1957 года. Размеры 30 х 9 мм без выводов. Вес 14 г.
Производился предположительно с 1954 года. Интересен конструкцией в виде стеклянной колбы, заполненной защитным гелем.
Они исследовали поведение кристаллов германия как полупроводников, пытаясь заменить вакуумные лампы в качестве механических реле в телекоммуникациях.
Кремний выдерживает нагрев почти вдвое больший. Нередки экземпляры транзисторов, способные функционировать при 150 градусах Цельсия, но минус в сравнительно большом падении напряжения на p-n-переходе.
Второй причиной считается факт, что площади p-n-переходов неодинаковы. Со стороны коллектора – больше.
Потом к эмиттеру, коллектору и базе припаиваются электроды.
Иногда диффузия возникает в процессе сплавления. Момент определяется точным подбором температурного режима.Начало транзисторной эры
1300
Добавить в закладки
24 декабря 1947 года трое американских физиков, Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, представили коллегам-учёным новейшую разработку – транзистор (по-другому полупроводниковый усилитель). Такой прибор был намного меньше, дешевле, прочнее, долговечнее и энергоэффективнее по сравнению с радиолампами. Первый в мире транзистор принес американским учёным Нобелевскую премию.
Всё началось в июне 1945 года, когда был сформирован отдел по
исследованию твёрдого тела, во главе которого стояли Уильям Шокли
и его коллега Стэнли Морган. В группу исследователей вошли:
Уолтер Браттейн, теоретик Джон Бардин, экспериментатор Джеральд
Пирсон, физхимик Роберт Джибни и инженер-электрик Хилберт Мур. В
январе 1946 года Шокли делает упор на использование эффекта поля,
выбрав только два полупроводника – германий и кремний. Но это не
принесло желаемого результата, так как эффект поля в
полупроводнике оказался слабее на три порядка, чем предсказывала
теория.
Бардин, Шокли и Браттейн в лаборатории Bell
На протяжении всего 1947 года Шокли пытался решить проблемы объёмного заряда, уходя от концепции полевого транзистора. В своих записях Шокли говорил, что «Благодаря Бардину мы прекратили „делать транзистор“. Взамен мы вернулись к принципу, который я называю „уважение к научной стороне практической задачи“». В ноябре 1947 года Джибни предложил подавать на «триод» постоянное напряжение смещения с помощью точечного управляющего электрода, отделённого от массы полупроводника слоем электролита. Тогда работы заметно ускорились, и в ноябре-декабре Бардин, Джибни и Браттейн смогли провести испытания на не менее пяти разных конструкциях «триода».
Современный макет транзистора Бардина и Браттейна
Уже 8 декабря 1947 года Шокли, Бардин и Браттейн пришли к общей
идее – провести замену однородного полупроводника на двухслойную
структуру – пластину германия, на поверхности которой был
сформирован p-n-переход с высоким напряжением пробоя.
Материал подготовлен на основе информации из открытых источников.
Изобрания — Википедия
Автор Наталия Малахова
двумерные полупроводники джон барди заряд контактный узел первый в мире транзистор уильям шокли уолтер браттейн усиление мощности электрический триод электроды
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Нейроны, выращенные в лаборатории, учатся играть в компьютерную игру
18:00 / Нейронауки
Ученые разработали более точный метод подсчёта избыточной смертности
17:35 / Здравоохранение, Медицина, Наглядный пример
Полимер и аптамеры сделали противораковый препарат более безопасным и эффективным
15:30 / Медицина
Ученые описали механические свойства перспективного материала для восстановления тканей
14:30 / Биология, Физика
Черная дыра «выплюнула» остатки звезды, поглощенной несколько лет назад
14:00 / Астрофизика
Ученые смогли в 10 раз улучшить свойства уникального полупроводника
13:30 / Физика
Дмитрий Чернышенко провел рабочую встречу с президентом Российской академии наук
13:09 / Наука и общество
Физический институт им.
П.Н. Лебедева РАН на APCOM-2022
12:30 / Физика
Создана модель для разработки эффективных противоэпилептических препаратов
11:30 / Биология, Медицина
Академик Лев Беклемишев: математическая логика ― это мост между математикой и гуманитарным знанием
10:30 / Математика
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
Смотреть все
Никаких транзисторов: конец закона Мура
Было много разговоров о конце закона Мура в течение по крайней мере десяти лет и о том, какие последствия это будет иметь для современного общества.
С момента изобретения компьютерного транзистора в 1947 году количество транзисторов, встроенных в кремниевые микросхемы, питающие современный мир, неуклонно росла, что привело к экспоненциальному росту вычислительной мощности за последние 70 лет.
Однако транзистор — это физический объект, и, будучи чисто физическим, он подчиняется законам физики, как и любой другой физический объект. Это означает, что существует физический предел того, насколько маленьким может быть транзистор.
Когда Гордон Мур сделал свой знаменитый прогноз о темпах роста вычислительной мощности, никто на самом деле не думал о транзисторах в нанометровом масштабе.
Но по мере того, как мы вступаем в третье десятилетие 21-го века, наша зависимость от упаковки большего количества транзисторов в то же количество кремния приближается к самим границам того, что физически возможно, что заставляет многих беспокоиться о том, что темпы инноваций, которые стали привычными могут закончиться в самом ближайшем будущем.
История транзистора
Реплика первого транзистора на выставке в Белом доме в 2000 году | Источник: Архив Белого дома .
Транзистор представляет собой полупроводник, который обычно имеет не менее трех выводов, которые можно подключить к электрической цепи._%D0%BF4%D0%B0%D1%8D-%D0%BF4%D0%B4%D1%8D_%D0%BF4%D0%BF_%D0%BF4%D1%83_%D0%BC%D0%BF4%D0%B1.jpg)
Как правило, одна из клемм отвечает за управление протеканием тока через две другие клеммы, что позволяет быстро переключаться в цифровой схеме.
До появления транзистора такое быстрое переключение цепей осуществлялось с помощью термоэмиссионного клапана, широко известного как старая электронная лампа.
Эти ламповые триоды были значительно больше транзистора и требовали значительно большей мощности для работы. Они не являются «твердотельными» компонентами, в отличие от транзисторов, а это означает, что они могут выйти из строя при нормальной работе, потому что они зависят от движения электронов, протекающих внутри трубки, для проведения электронного тока.
Это означало, что электроника на основе электронных ламп большая, горячая и дорогая в эксплуатации, поскольку требует регулярного обслуживания для замены ламп, вышедших из строя по той или иной причине, и, таким образом, может привести к остановке всей электронной машины.
Транзистор был «изобретен» в Bell Labs компании AT&T Джоном Бардином и Уолтером Хаузером Браттейном под руководством Уильяма Шокли.
Хотя концепция транзистора существовала примерно за 20 лет до этого, работающая модель транзистора не была построена до тех пор, пока работа не была выполнена в Bell Labs. Шокли усовершенствовал конструкцию 1947 года с помощью транзистора с биполярным переходом в 1948 году, и именно эта реализация впервые пошла в массовое производство в 1950-х годах.
Следующий крупный скачок произошел с пассивацией поверхности кремния, что позволило кремнию заменить германий в качестве полупроводникового материала для транзисторов, а позже и для интегральных схем .
В ноябре 1959 года Мохамед Аталла и Давон Канг из Bell Labs изобрели полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) , который потреблял значительно меньше энергии и был гораздо более масштабируемым, чем транзисторы с биполярным переходом Шокли.
MOSFET по-прежнему являются доминирующим транзистором, используемым сегодня, и, как единое целое, являются наиболее производимыми устройствами в истории человечества. Поскольку полевые MOSFET можно было делать все меньше, все больше и больше транзисторов можно было изготавливать в виде интегральных схем, что позволяло выполнять все более сложные логические операции.
К 1973 году Уильям С. Хиттингер, исполнительный вице-президент RCA по исследованиям и разработкам, хвастался тем, что поместил «более 10 000 электронных компонентов на кремниевый «чип» диаметром всего несколько миллиметров». Сегодняшняя плотность транзисторов намного превышает эти ранние достижения и на порядки.
Гордон Мур случайно изобрел закон Мура
Гордон Мур в своей кабинке в здании Роберта Нойса в Санта-Кларе, Калифорния, 2013 год | Источник: Wikimedia Commons
Имя Гордона Мура не является нарицательным, но его творения есть почти в каждом доме и офисе в промышленно развитых странах. Хотя он впоследствии стал президентом корпорации Intel и, в конечном итоге, ее почетным председателем, Мур не пользовался таким уважением, когда в 1965 году описал то, что мы сейчас называем законом Мура.
Инженер-электрик, Мур работал в отделе лаборатории полупроводников Шокли компании Beckman Instruments, который затем возглавлял сам Шокли. Когда несколько сотрудников Шокли, даже некоторые из его протеже, разочаровались в руководстве Шокли, они по собственной инициативе создали в 1957 году Fairchild Semiconductor, одну из самых влиятельных компаний в истории.
Как директор по исследованиям и разработкам Fairchild Semiconductor, Мур был естественным человеком, который спрашивал о текущем состоянии отрасли, и поэтому в 1965 году журнал Electronics попросил Мура предсказать, где полупроводниковая промышленность будет через десять лет. Глядя на уровень инноваций в Fairchild, Мур просто экстраполировал время вперед.
За несколько лет, прошедших с тех пор, как Fairchild начала производить полупроводники, стоимость производства компонентов снизилась, а размер самих компонентов каждый год уменьшался примерно наполовину. Это позволило Fairchild производить столько же интегральных схем каждый год, но с вдвое большим количеством транзисторов, чем годом ранее.
«Я не ожидал большой точности в этой оценке, — писал Мур в 1995 году . «Я просто пытался донести мысль, [что] у этой технологии есть будущее и что можно ожидать, что в долгосрочной перспективе она внесет значительный вклад».
«Я думаю, что это действительно выдающееся достижение для отрасли.
Оставаться на таком экспоненциальном уровне в течение 35 лет, в то время как плотность увеличилась на несколько тысяч, действительно трудно предсказать с какой-либо уверенностью», — добавил Мур.
Прогноз Мура оставался более или менее стабильным в течение примерно десяти лет, после чего Мур пересмотрел свои оценки, удваивая плотность транзисторов каждые два года. «Мне никогда не удавалось детально рассмотреть следующие пару поколений [полупроводников]. Удивительно, однако, что поколения продолжают сменяться одно за другим, удерживая нас на одном и том же склоне», — писал Мур. «Текущий прогноз таков, что это тоже не остановится в ближайшее время». Это могло быть правдой в 1995 году, но вскоре закон Мура начал раздвигать границы физики и столкнулся с экзистенциальным вызовом.
Почему закон Мура в беде?
Источник: Intel
Проблема с законом Мура в 2022 году заключается в том, что размер транзистора сейчас настолько мал, что мы просто не можем сделать больше, чтобы уменьшить его.
Затвор транзистора, часть транзистора, через которую электроны текут в виде электрического тока, в настоящее время приближается к ширине всего в 2 нанометра, согласно дорожной карте производства Taiwan Semiconductor Manufacturing Company на 2024 год .
Атом кремния имеет ширину 0,2 нанометра , что соответствует длине затвора 2 нанометра и примерно 10 атомам кремния в поперечнике. В таких масштабах контролировать поток электронов становится все труднее, поскольку все виды квантовых эффектов проявляются внутри самого транзистора. В более крупных транзисторах деформация кристалла в масштабе атомов не влияет на общий поток тока, но когда у вас есть только расстояние около 10 атомов для работы, любые изменения в базовой атомной структуре будут влиять на этот ток . В конечном счете, транзистор приближается к точке, когда он настолько мал, насколько мы можем его сделать, чтобы он все еще функционировал. Способ, которым мы строим и улучшаем кремниевые чипы, приближается к своей последней итерации.
Есть еще одна потенциальная ловушка для закона Мура, и это простая экономика. Стоимость уменьшения размеров транзисторов не снижается так, как это было в 1960-х годах. В лучшем случае он немного уменьшается от поколения к поколению, но недостаток масштаба начинает отягощать производство. Когда спрос на полупроводниковые микросхемы только начал расти, инженерные мощности для производства микросхем были дорогими, но, по крайней мере, они были доступны. При стремительном росте спроса на все, от смартфонов до спутников и Интернета вещей, просто не хватает возможностей для удовлетворения этого спроса, что увеличивает цены на каждом этапе цепочки поставок.
Серверная в дата-центре Facebook | Источник: Facebook/Meta
Более того, когда количество транзисторов удваивается, увеличивается и количество выделяемого ими тепла. Стоимость охлаждения больших серверных помещений становится все более и более неприемлемой для многих предприятий, которые являются крупнейшими покупателями самых передовых процессорных микросхем.
Поскольку предприятия пытаются продлить срок службы и производительность своего оборудования, чтобы сэкономить деньги, производители микросхем, ответственные за выполнение закона Мура, получают меньше доходов, которые можно направить на исследования и разработки, которые сами по себе становятся более дорогими.
Без этого дополнительного дохода становится намного сложнее преодолеть все физические препятствия на пути к еще большему уменьшению размера транзисторов. Таким образом, даже если физические проблемы не положат конец закону Мура, это почти наверняка произойдет из-за отсутствия спроса на транзисторы меньшего размера.
Итак, что нам делать?
Что ж, на данный момент это вопрос на триллион долларов. Мы провели последние 70 лет, переживая беспрецедентный технологический прогресс, так что быстрый технический прогресс воспринимается как данность почти каждым промышленно развитым обществом на данный момент.
Как вы вдруг остановите это? На что это вообще похоже? Что бы значило иметь один и тот же iPhone в течение 30 лет? Очевидно, мы могли бы просто справиться с этим как общество.
В нашей ДНК нет ничего, что обязывало бы нас покупать новый iPhone каждые два-три года и совершенно новый компьютер каждые пять лет. Мы просто привыкли к такому темпу прогресса, и если этот темп изменится, мы тоже приспособимся к нему.
В конце концов, компьютеры у человечества появились менее чем за столетие, или около 1/250 000 времени нашего существования на этой планете как вида. Мы обязательно найдем способ вынести такие бедствия.
В качестве альтернативы, мы можем с волнением и ожиданием смотреть на окончание закона Мура. В конце концов, невзгоды — мать изобретательности. Мы потратили последние 70 лет, пытаясь выяснить, как уменьшить размер транзистора, и теперь этот путь инноваций подходит к концу.
Это абсолютно не единственный путь вперед, и если мы больше не будем прилагать все усилия к уменьшению размера транзисторов, мы сможем направить эту энергию в другие области и открыть новые прорывы, по сравнению с которыми изобретение транзистора может показаться банальным.
Мы не узнаем, пока не изучим эти новые пути инноваций, и конец закона Мура может стать сигналом, который нам нужен, что пора начать искать новый двигатель прогресса.
Закон Мура умер! Да здравствует закон Мура!
Источник: jeuxvideo.com
В конце концов, закон Мура никогда не был «законом» с самого начала, а скорее самоосуществляющимся стремлением. Мы ожидали, что плотность транзисторов будет удваиваться каждый год, а затем каждые два года, и поэтому мы искали, как мы могли бы выполнить эту задачу.
Что бы ни случилось дальше, будь то квантовые вычисления, машинное обучение и искусственный интеллект или даже что-то, для чего у нас еще даже нет названия, мы найдем новое стремление продвигать эту инновацию вперед.
В конце концов, наше увлечение законом Мура никогда не было связано с плотностью транзисторов. Большинство людей, которые слышали о законе Мура, не могли даже начать объяснять, что вообще означает плотность транзисторов, не говоря уже о том, как взаимосвязанные транзисторы образуют логические схемы или как работает смартфон в их кармане (или даже карманный калькулятор 1970-х годов, если уж на то пошло).
Закон Мура может быть на последнем издыхании, но мы найдем новый закон Мура, если мы достаточно сильно этого захотим.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Опубликуйте материал о вашем проекте, стартапе или технологии
Размещение материала
Source: interesting engineering
Теги: МикроэлектроникаПолупроводникиТранзисторы
Транзистор — 1947 | История компьютерных коммуникаций
2.18 Транзистор — 1947
Транзистор был первым из трех технологических нововведений, радикально изменивших динамику и структуру рынка компьютеров56. Все знали, что необходимо найти альтернативу электронным лампам, если компьютеры хотят сделать более надежными, быстрыми, компактными и компактными. потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла. Движущей силой и финансированием поиска альтернативы были военные.
Транзистор — это устройство, которое выполняет две необходимые задачи: включение-выключение и усиление. Включение-выключение сделало возможным преобразование аналогового сигнала, электричества, в 0 и 1 цифрового сигнала. Усиление преследовало две цели: позволить очень маленькому току управлять очень большим и усилить сигналы, чтобы преодолеть шум схемы, чтобы можно было обнаружить сигналы с информацией. И, в корне отличаясь от вакуумной лампы, транзистор работал не за счет электронов, протекающих через градиент напряжения, а за счет их направления в полупроводниковые материалы.57
Но у исследователей не было достаточно чистых материалов для создания полупроводников. И снова правительство сыграло важную роль в претворении теории в жизнь. Во время Второй мировой войны правительство значительно увеличило финансирование исследований полупроводников в Bell Labs, университетах и промышленных компаниях и создало Радиационную лабораторию Массачусетского технологического института для координации исследований.
На это ушло более двух лет, но 23 декабря 1947 года в Bell Telephone Laboratories был продемонстрирован первый транзистор. Уолтер Х. Браттейн и Джон Бардин, экспериментатор и теоретик соответственно, продемонстрировали грубый, но работающий усилительный транзистор, сделанный из германия и проводов. Их демонстрация побудила Уильяма Б. Шокли разработать основополагающий принцип твердотельного транзистора в течение следующих пяти недель60 (за это достижение все трое получили Нобелевскую премию).48.
Начиная с публичного объявления, Bell Labs и, следовательно, AT&T последовательно действовали, чтобы обеспечить широкое раскрытие и использование транзисторных технологий. Например, всего за неделю до публичного объявления военным было сказано, чтобы они не блокировали его выпуск по соображениям национальной безопасности; в начале 1950-х они проводили семинары, на которых делились всем, что знали о технологии транзисторов; а в 1952 году они предоставили лицензию на технологию всем желающим за минимальный гонорар в размере 5% от продаж.
Те, кто анализирует важную открытую политику Bell Lab, приходят к выводу, что в Bell Lab знали, что транзистор слишком важен, чтобы держать его при себе; знали, что от широкого использования они больше выиграют, чем потеряют; могли заподозрить, что правительство в любом случае навязало бы такую политику, особенно в свете антимонопольного дела Министерства юстиции, возбужденного в 1919 г.49; и такая политика соответствовала их прошлой практике.61 В случае с AT&T тот факт, что это была монополия, имел значение, исходя из исторической практики, но, что более важно, это было потому, что руководители AT&T действительно считали себя сервисным бизнесом. Этот вопрос будет подробно рассмотрен в следующей главе.
Если бы транзистор был усовершенствован организацией, стремящейся использовать все преимущества своих инноваций, а не делать их «общественной собственностью», то последующий рост полупроводниковой и всех связанных с ней отраслей, включая компьютерную промышленность, безусловно, был бы очень значительным.
другой.
Транзистор был не единственной возможной альтернативой вакуумной лампе; и снова правительство финансировало конкурентные расследования. Тремя наиболее многообещающими альтернативами были тиратрибы (газовые трубки с горячими нитями), троноды (миниатюрные бистабильные неоновые газовые трубки) и магнитные усилители (индукторы с железным или ферритовым сердечником). Магнитные усилители наиболее активно разрабатывались Remington Rand, а затем Sperry Rand, а также IBM, Burroughs, Raytheon и Logistics Research Corporation. В пресс-релизе 1956, Сперри Рэнд приветствовал совершенство их высокоскоростных магнитных усилителей под торговой маркой FERRACTORS и заявил: «Компьютер открывает эру, в которой лампы накаливания и транзисторы будут вытеснены устройствами такого рода».62 Компьютеры, представленные Сперри Rand в 1960 году (UNIVAC SS80/90) и 1961 году (UNIVAC SS80/90 II) выпускались с магнитными усилителями. Только в декабре 1961 года Sperry Rand представила транзисторный компьютер (UNIVAC 490), через два года после того, как IBM представила свой компьютер (IBM 7070).
Длительная приверженность Sperry Rand магнитным усилителям оказалась неудачной стратегией. В их случае это способствовало их постоянной неспособности восстановить лидерство на рынке.
К 1952 г. Western Electric (и несколько других фирм) произвела около 90 000 точечных транзисторов, которые были проданы в основном военным.63 Данные за период с 1955 по 1960 г. ясно показывают важность государственных закупок. См. таблицу ниже. Двумя важными источниками спроса были раннее обязательство ВВС использовать полупроводники в ракете Minuteman в 1958 году и рост IBM — крупнейшего клиента каждой полупроводниковой компании. (Примечание: в таблице указаны все устройства, а не только транзисторы, где процент государственных закупок был намного выше.)
Доказательство 2.22 Государственные закупки полупроводниковых приборов, 1955-1960 гг.
| Год | Общий объем поставок полупроводников (млн долл. США) | Поставки федеральному правительству (млн долл. США) | Доля государства в общем объеме поставок (%) |
|---|---|---|---|
| 1955 | 40 | 15 | 38 |
| 1956 | 90 | 32 | 36 |
| 1957 | 151 | 54 | 36 |
| 1958 | 210 | 81 | 39 |
| 1959 | 396 | 180 | 45 |
| 1960 | 542 | 258 | 48 |
Источник: Ричард Р. Нельсон, Правительство и технический прогресс: межотраслевой анализ (Pergamon Press, 1982), 60.
В дополнение к производству транзисторов для продажи, Bell Labs AT&T построила первый транзисторный компьютер TRADIC, завершенный в январе 1954 года и финансируемый ВВС.
Bell Labs раскрыла TRADIC в документе, представленном на конференции в декабре 1954 года.
Как IBM освоила транзисторы? Ответ достаточно предсказуем – с помощью правительства, но с изюминкой.
В сентябре 1955 года IBM проиграла Remington Rand в попытке создать сверхбыстрый компьютер, который должен был быть в 100 раз быстрее, чем UNIVAC I, для Радиационной лаборатории Калифорнийского университета (UCRL) [ныне Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса]. . К тому времени Remington Rand была подразделением Sperry Rand.64 Под кодовым названием LARC, Sperry Rand рассчитывала поставить компьютер в феврале 1958 года. магнитные усилители – их пришлось снова переделывать с использованием транзисторов.)
Если LARC должен был стать следующей, новейшей, самой быстрой, современной компьютерной архитектурой, архитектурой, основанной на компонентах, отличных от электронных ламп, — как IBM могла оставаться конкурентоспособной, если она также не инвестировала в изучение и освоение необходимые технологические инновации? Какой была бы лучшая компьютерная архитектура с использованием транзисторов? И насколько хорошо это будет работать?
IBM намеревалась продать проект компьютера для поставки по контракту в конкурирующую государственную лабораторию, выполняющую интенсивные вычислительные работы в области ядерных исследований, Лос-Аламосскую научную лабораторию, ныне известную как Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL) в Нью-Мексико.
Через год, 19 ноября.56, LANL приняла их предложение. Проект будет называться STRETCH, что означает расширение границ современных вычислений. Это была возможность «переосмыслить» и «перепроектировать» архитектуру компьютера с использованием транзисторов без необходимости обеспечения совместимости с их существующими архитектурами. Цель: компьютер в 100 раз мощнее66, чем 704.
Между тем, 19 апреля был доставлен первый действующий транзисторный компьютер, управляющий компьютер Burroughs Atlas Mod 1-J1, созданный для ВВС.55, хотя и не работал до сентября 1957 года. Первым доступным коммерческим транзисторным компьютером был General Electric 210 в июне 1959 года. IBM анонсировала свой 7070 в сентябре 1958 года; RCA, их, 501, декабрь 1958 г.
Рыночная структура мэйнфреймов первого поколения (1950-1959) состояла всего из семи компаний и 31 модели компьютеров. Другие компании разрабатывали компьютеры, но не продавали их на коммерческой основе. Финансирование исследований и разработок почти полностью осуществлялось правительством США.
Более 100 компьютеров были «созданы на экспериментальной или контрактной основе для специального использования»67. Хотя рынок коммерческих компьютеров существовал, было далеко не ясно, каков его экономический потенциал.
Транзистор, как технологический прорыв, как его мог бы описать экономист Джоэсф Шумпетер68, нанесет удар «не по пределам прибыли и выпуска существующих фирм, а по их основам и самой их жизни»69. транзисторов, как только фирмы начали производить компьютеры с транзисторами, они больше никогда не использовали электронные лампы.
Предыдущий- [56]
:
Предположение о трех технологических разрывах не является утверждением того, что было только три разрыва, а только тем, что для целей настоящего аргумента трех достаточно, чтобы объяснить центральную экономическую динамику компьютеров.
- [57]
:
См. там же. за отличное обсуждение полупроводниковых технологий и разработок.
- [58]
:
Там же, с. 199
- [59]
:
Кристаллы были важны как для радаров, так и для компьютеров. Для компьютеров они стали часами, системным сигналом, синхронизирующим действия.
- [60]
:
Т. Р. Рид, «Чип», Саймон и Шустер, 1984, с. 43-53
- [61]
:
См. Nelson
- [62]
:
Nelson, p. 195
- [63]
:
Там же, с. 59
- [64]
:
Слияние создало внутренние организационные условия, из-за которых оно могло действовать медленно и неправильно. Цитата из статьи Fortune.
- [65]
:
Там же, с. 188
- [66]
:
Там же, с. 189
- [67]
:
Там же, стр. 179
- [68]
:
Только Шумпетер видел «решающее преимущество в стоимости или качестве», а не технологию как причину.
- [69]
:
Шумпетер, 1942: 84
| ||||||||
«Просто для смеха» | ||||||||
./10by10bkgrd1.gif» bordercolor=»#006600″>Джин Андерсон
Джон Бардин
Александр Белл
Уолтер Браттейн
Роберт Браттейн
Уолтер Браун
Ли Де Форест
Фил Фой
Роберт Гибни
Лилиан Ходдесон
Ник Холоньяк
Тед Хофф
Карл Ларк-Горовиц
Масару Ибука
Джордж Индиг
Мервин Келли
Джек Килби
Гордон Мур
Акио Морита
Боб Нойс
Рассел Ол
Джон Пирс
Майкл Риордан
Ян Росс
Фред Зейтц
Гарри Селло
Билл Шокли
Шокли,
Браттейн
и Бардин
Джоэл Шуркин
Бетти Спаркс
Морган Спаркс
Чарльз Стюарт
Артур Торсильери
Гордон Тил
Фред Терман
Предательская восьмерка
Теодор Вейл
АТ&Т
Белл Лаборатории
Фэирчайлд Полупроводник
Интел
Шокли Полупроводник
Кремний Долина
Сони
Инструменты Техаса
«Транзистор был, наверное, самым
важное изобретение 20-го века и история изобретения
является одним из столкновений эго и сверхсекретных исследований.
..»
Take_a |
Это краткое введение описывает вовлеченных лиц и организации в истории транзистора. Для более богатой картины, пожалуйста, следуйте ссылки на этом веб-сайте.
Белл Лаборатории, одна из крупнейших в мире промышленных лабораторий, был исследовательским подразделением гигантской телефонной компании American Telephone. и Телеграф (AT&T). В 1945, Белл Лабс начал искать решение давней проблемы.
1907 — Проблема
Компания AT&T привезла своего бывшего президента Теодора Вейла,
выхода на пенсию, чтобы помочь ему бороться с конкуренцией, возникающей из-за
истечение срока полномочий Александра Грэма Белла
телефонные патенты.
Решение Vail: трансконтинентальная телефонная связь.
В 1906 году эксцентричный американский изобретатель Ли Де Форест разработал триод в вакуумной лампе. Это было устройство, которое могло усиливать сигналы, включая, как надеялись, сигналы по телефонным линиям, когда они передавались по стране от одной распределительной коробки к другой. AT&T купила De Патент Фореста и значительно улучшил трубку. Это позволило подать сигнал регулярно усиливаться по линии, что означает, что телефонный разговор может проходить на любом расстоянии, пока есть усилители вдоль способ.
Но электронные лампы, которые сделали это усиление возможным
были крайне ненадежны, потребляли слишком много энергии и производили слишком много
нагревать. В 1930-х годах директор по исследованиям Bell Lab Мервин Келли понял, что необходимо более совершенное устройство.
чтобы телефонный бизнес продолжал расти. Он чувствовал, что ответ
может лежать в странном классе материалов, называемых полупроводниками.
1945 — Решение
После окончания Второй мировой войны Келли собрал команду ученых для разработки твердотельного полупроводникового переключателя, который заменит проблемная вакуумная трубка. Команда использовала некоторые достижения в области исследований полупроводников во время война, которая сделала радары возможными. Молодой, блестящий теоретик, Билл Шокли был выбран в команду лидер. (См. Шокли, Браттейн и Бардин? команда и товарищи по команде)
Шокли выбрал Уолтера Браттейна из Bell Lab, физика-экспериментатора.
который мог построить или починить что угодно, и нанял физика-теоретика
Джон Бардин
из Университета Миннесоты.
Шокли пополнил свою команду
эклектичная смесь физиков, химиков и инженеров. Группа была
разнообразны, но сплочены. Уолтер Браун,
физик, присоединившийся к группе в 1951 году, вспоминает, что слышал об
вечеринки и хорошие обеды. Бетти Спаркс,
Секретарь Шокли вспомнила приподнятое настроение группы на ее свадьбе.
к Моргану Спарксу. Они позвонили в свою лабораторию.
«Адский
Лаборатория колоколов».
Весной 1945 года Шокли разработал то, на что надеялся.
будет первым полупроводниковым усилителем, основанным на так называемом
«эффект поля». Его устройство
представлял собой небольшой цилиндр, тонко покрытый кремнием, установленный близко к
небольшая металлическая пластина. Это было, как инженер-электрик Университета Иллинойса
Ник Холоньяк сказал, сумасшедшая идея. Верно,
устройство не сработало, и Шокли поручил Бардину и Браттейну
узнать почему.
По словам автора Джоэла Шуркина,
двое в основном работали без присмотра; Шокли проводил большую часть своего времени
работает одна дома.
Находится в помещениях Bell Labs в Мюррей Хилл, Бардин. и Браттейн начали отличное партнерство. Бардин, теоретик, предложил эксперименты и интерпретировал результаты, в то время как Браттейн строил и запускал эксперименты. Техник Фил Фой вспоминает что время шло без особого успеха, внутри него начала нарастать напряженность. лабораторная группа.
Осенью 1947 года автор Лилиан Ходдесон говорит, что Браттейн решил попробовать замочить весь аппарат. в ванну с водой. Удивительно, но это сработало… немного.
Браттейн начал экспериментировать с золотом на германии, устраняя
жидкий слой на теории, что он замедляет работу устройства.
Это не сработало, но команда продолжала экспериментировать с этим дизайном.
отправная точка.
Незадолго до Рождества к Бардину пришло историческое озарение. Все думали, что знают, как ведут себя электроны в кристаллах, но Бардин обнаружил, что ошиблись. Электроны образовали барьер на поверхности. Его прорыв был тем, что им было нужно. Не сказав Шокли о изменения, которые они вносили в расследование, Бардин и Браттейн работал над. 16 декабря 1947, они построили транзистор с точечным контактом, из полосок золотой фольги на пластиковом треугольнике, вставленном в контакт с пластиной германия.
Когда Бардин и Браттейн позвонили Шокли, чтобы сообщить ему изобретения, Шокли был доволен результатами группы и в ярости, что он не принимал непосредственного участия. Он решил, что для сохранения его положение, он должен был бы сделать Бардина и Браттейна лучше.
Его устройство, многослойный транзистор, было
развивается в порыве творчества и гнева, в основном в гостиничном номере
в Чикаго.
Всего ему потребовалось четыре недели работы пером на бумаге,
хотя потребовалось еще два года, прежде чем он смог построить его.
Его устройство было более прочным и практичным, чем устройство Бардина и Браттейна.
транзистор с точечным контактом, и гораздо проще
для изготовления. Он стал центральным артефактом электронной
возраст. Автор Майкл Риордан говорит, что Бардина и Браттейна «оттеснили».
Это оскорбление разрушило команду, превратив когда-то совместную атмосферу
в тот, который был высококонкурентным. Проблемы, чьи имена должны
быть на патенте на устройство, и кто должен быть представлен в рекламе
фотографии, еще больше усилили напряжение.
Лаборатории Белла решили представить изобретение 30 июня.
1948. С помощью инженера Джона Пирса
который в свободное время писал научную фантастику, Bell Labs остановились на
название «транзистор» — объединяющее идеи
«транс-сопротивление» с названиями других устройств, таких как термисторы.
Изобретение в то время не привлекло особого внимания, либо
в популярной прессе или в промышленности. Но Шокли увидел его потенциал.
Он покинул Bell Labs, чтобы основать Shockley Semiconductor в Пало-Альто, Калифорния.
Он нанял превосходных инженеров и физиков, но, по
химик Гарри Селло, личность Шокли
изгнал восемь из его лучших и умнейших. Эти «предательские
восемь» основал новую компанию под названием Fairchild
Полупроводник. Боб Нойс и Гордон Мур, двое
из восьми, сформировал корпорацию Intel. Они
(и другие в Техасе
Instruments) изобрели интегральную схему. Сегодня,
Intel ежедневно производит миллиарды транзисторов на своих интегральных схемах,
тем не менее Бардин, Браттейн и Шокли зарабатывали очень мало денег на своих
исследовательская работа. Тем не менее, компания Шокли положила начало Silicon.
Долина.
Бардин ушел из Bell Labs в Университет Иллинойса, где он получил вторую Нобелевскую премию. Браттейн оставался там несколько лет, а потом ушел преподавать. Шокли потерял компанию и преподавал в Стэнфорде. какое-то время, а затем был вовлечен в пресловутый спор о расе, генетика и интеллект, которые разрушили его репутацию.
В 1950-х и 1960-х годах большинство компаний США решили сосредоточиться
их внимание на военный рынок в производстве транзисторной продукции.
Это оставило дверь широко открытой для японских инженеров, таких как Масару.
Ибука и Акио
Морита, основавший новую компанию Sony Electronics.
которая массово производила крошечные транзисторные радиоприемники. Президент Bell Labs
Почетный Ян Росс
сказали, что часть их успеха заключалась в развитии способности
для быстрого массового производства транзисторов.
Транзисторное радио изменило мир, открыв век информации. Информация могла быстро разлететься по концам Земли до такой степени, что историк Чарльз Стюарт услышал о убийство Мартина Лютера Кинга-младшего бедуинскими племенами в Сахара вскоре после того, как это произошло.
Первоначальная тройка встречалась несколько раз после расставания:
однажды в Стокгольме, Швеция, чтобы получить 1956 Нобелевская премия
за их вклад в физику, и еще раз в Bell Labs
в 1972 году в ознаменование 25 -й -й годовщины их изобретения.
Они праздновали то, чего не могли знать, когда впервые
начали работать над транзистором — что они собирались изменить
Мир.
Вернуться к началу
__________________
Для дополнительного чтения , см. Майкл Риордан и Лилиан
Кристалл Ходдесона
Огонь: изобретение транзистора и рождение информационного века,
Нью-Йорк, В.
В. Нортон (1998)
Ресурсы: Новостной видеоролик на этой странице произведено Bell Labs, авторские права принадлежат AT&T Bell Labs.
-PBS Online- -Сайт
Кредиты- -Фото Кредиты- -Отзывы-
Авторское право 1999 г., ScienCentral, Inc. и Американский институт физики. Нет часть этого веб-сайта может быть воспроизведена без письменного разрешения. NavKnob является товарным знаком ScienCentral, Inc. Все права защищены.
Месяц чудес — изобретение первого транзистора
Изобретение первого транзистора,
17 ноября — 23, 19 декабря47
Промокание
17 ноября 1947 года Уолтер Браттейн выбросил всю свою
опыт в термосе с водой. Силиконовое приспособление, которое он построил
должен был помочь ему изучить, как электроны действуют на поверхность
полупроводника — и почему, что бы они ни делали, невозможно
построить усилитель.
Но конденсат продолжал образовываться на кремнии.
и срыв эксперимента. Чтобы избавиться от конденсата, Браттейн
вероятно, следовало поместить кремний в вакуум, но он решил, что
заняло бы слишком много времени. Вместо этого он просто свалил весь эксперимент под
вода — уж точно избавилась от конденсата!
Внезапно мокрое устройство создало самый большой
усиление, которое он видел до сих пор. Он и еще один ученый, Роберт Гибни,
смотрел на эксперимент, ошеломленный. Они начали возиться с разными
ручки и кнопки: при включении положительного напряжения они увеличивались
эффект еще больше; превращение его в отрицательное может полностью избавиться от него.
Казалось, что бы ни делали эти электроны на поверхности
чтобы заблокировать усиление, вода каким-то образом нейтрализовала
самое большое препятствие для создания усилителя было преодолено.
Помещение Идея использования
Когда Джону Бардину сказали, что случилось, он подумал, нового способа сделать усилитель. 21 ноября Бардин предложил вдавливание металлического наконечника в кремний, окруженный дистиллированной водой. Вода устранила бы эту надоедливую проблему с электронами. под точкой, как в термосе. Трудная часть была в том, что точка контакта не может касаться воды, она должна касаться только кремний. Но, как всегда, Браттейн был гением в лаборатории. Он мог бы строить что угодно. И когда этот усилитель был построен, он работал. Конечно, было только небольшое усиление, но оно работало.
Большой Усиление
Как только они получили небольшое усиление с этим крошечным
капля воды, Бардин и Браттейн сообразили, что они в пути.
на что-то стоящее.
Использование разных материалов и разных настроек
и разные электролиты вместо воды, двое мужчин попробовали
чтобы получить еще большее увеличение тока. Затем 8 декабря Бардин
предложили заменить кремний германием. Они получили ток
прыжок, ладно — усиление примерно в 330 раз — но в
в прямо противоположном направлении, которое они ожидали. Вместо того, чтобы двигать электроны
вместе с электролитом дырки двигались. Но усиление
это усиление — это было началом.
Браттейн Делает ошибку
К сожалению, этот гигантский скачок только в усилении работал для определенных типов тока — с очень низкими частотами. Это не сработало бы для телефонной линии, которая должна обрабатывать все сложные частоты голоса человека. Поэтому следующим шагом было довести его до работают на всех частотах.
Бардин и Браттейн подумали, что это может быть жидкость
в чем была проблема.
Поэтому они заменили его диоксидом германия, который
по сути это немного германиевой ржавчины. Гибни подготовил специальное
пластинка германия с мерцающим зеленым оксидным слоем с одной стороны.
12 декабря Браттейн начал вставлять точечные контакты.
Ничего получилось.
На самом деле устройство работало так, как будто оксидного слоя не было
вообще. И пока Браттейн снова и снова тыкал в него золотой контакт,
он понял, что это потому, что не было оксидного слоя. Он вымыл
это случайно. Браттейн был в ярости на себя, но решил
все равно возиться с точечным контактом. К его удивлению, он действительно
получил некоторое усиление напряжения — и, что более важно, он мог получить
это на всех частотах! Золотой контакт проделывал отверстия в
германия, и эти дырки компенсировали действие электронов
на поверхности, так же, как вода.
Но это было намного лучше
чем версия, в которой использовалась вода, потому что теперь устройство увеличивало
ток на всех частотах.
Приведение Все вместе
В прошлом месяце Бардин и Браттейн сумели
чтобы получить большое усиление на некоторых частотах, и они получили
небольшое усиление для всех частот — теперь их просто нужно было совместить
два. Они знали, что ключевыми компонентами были пластины из германия.
и два золотых точечных контакта, расстояние между которыми составляет всего доли миллиметра.
Уолтер Браттейн обвязал пластиковый треугольник лентой из золотой фольги.
и разрезал его насквозь в одной из точек. Поставив точку в
треугольник мягко опустился на германий, они увидели фантастический эффект
— сигнал поступал через один золотой контакт и увеличивался по мере его прохождения
из другого.
