Kategorijas: Piedāvātie raksti » Interesanti fakti
Skatījumu skaits: 36129
Komentāri par rakstu: 9

Tranzistora vēsture

 

Tranzistora vēstureTiek uzskatīts viens no nozīmīgākajiem XX gadsimta izgudrojumiem tranzistora izgudrojumskurš ieradās nomainīt elektroniskās lampas.

Ilgu laiku lampas bija visu elektronisko ierīču vienīgais aktīvais komponents, lai arī tām bija daudz trūkumu. Pirmkārt, tas ir liels enerģijas patēriņš, lieli izmēri, īss kalpošanas laiks un zema mehāniskā izturība. Šie trūkumi arvien jūtamāki kļuva ar elektroniskā aprīkojuma uzlabošanu un izsmalcinātību.

Radiotehnikas revolūcija notika tad, kad novecojušās lampas tika aizstātas ar pusvadītāju pastiprināšanas ierīcēm - tranzistoriem, kuriem nebija visu minēto trūkumu.


Pirmais operatīvais tranzistors dzimis 1947. gadā, pateicoties amerikāņu uzņēmuma Bell Telephone Laboratories darbinieku centieniem. Viņu vārdi tagad ir zināmi visā pasaulē. Tie ir zinātnieki - fiziķi W. Shockley, D. Bardin un W. Brighten. Jau 1956. gadā par šo izgudrojumu visiem trim tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.

Bet, tāpat kā daudzi lieliski izgudrojumi, tranzistors netika uzreiz pamanīts. Tikai vienā no Amerikas laikrakstiem tika minēts, ka Bell Telephone Laboratories demonstrēja savu ierīci, ko sauc par tranzistoru. Tika arī teikts, ka to var izmantot dažās elektrotehnikas jomās, nevis elektronu lampas.

Parādītais tranzistors bija maza metāla cilindra formā, kura garums bija 13 mm, un tas tika parādīts uztvērējā, kurā nebija elektronu lampu. Turklāt uzņēmums apgalvoja, ka ierīci var izmantot ne tikai pastiprināšanai, bet arī elektriskā signāla ģenerēšanai vai pārveidošanai.

Pirmais tranzistors

Att. 1. Pirmais tranzistors

Džons Bardins, Viljams Šoklijs un Valters Brattains

Att. 2. Džons Bardins, Viljams Šoklijs un Valters Brattains. Par sadarbību, attīstot pasaulē pirmo operatīvo tranzistoru 1948. gadā, viņi dalījās 1956. gada Nobela prēmijā.

Bet tranzistora iespējas, tāpat kā daudzu citu lielu atklājumu iespējas, netika uzreiz saprastas un novērtētas. Lai izraisītu interesi par jauno ierīci, Bell stingri reklamēja to semināros un rakstos un visiem piešķīra licenci tās ražošanai.


Elektronisko lukturu ražotāji tranzistorā neredzēja nopietnu konkurentu, jo vienā mirklī uzreiz nebija iespējams atlaist vairāku simtu dizainu lampu ražošanas trīsdesmit gadu vēsturi un vairāku miljonu dolāru investīcijas to attīstībā un ražošanā. Tāpēc tranzistors elektronikā ienāca ne tik ātri, jo elektronu lampu laikmets joprojām turpinājās.

Tranzistors un elektroniskā lampa

Att. 3. Tranzistors un elektroniskā lampa


Pirmie soļi pusvadītājiem

Kopš seniem laikiem elektrotehnikā galvenokārt tika izmantoti divu veidu materiāli - vadītāji un dielektriķi (izolatori). Metāliem, sāls šķīdumiem un dažām gāzēm ir spēja vadīt strāvu. Šī spēja ir saistīta ar brīvo lādiņu nesēju - elektronu - klātbūtni vadītājos. Diriģentos elektroni ir diezgan viegli atdalāmi no atoma, bet tie elektroenerģijas pārnešanai vispiemērotākie ir tie metāli, kuriem ir maza pretestība (varš, alumīnijs, sudrabs, zelts).

Izolatori satur vielas ar augstu pretestību, to elektroni ir ļoti cieši saistīti ar atomu. Tie ir porcelāns, stikls, gumija, keramika, plastmasa. Tāpēc šīm vielām nav bezmaksas lādiņu, un tāpēc nav elektriskās strāvas.

Ir lietderīgi atgādināt no fizikas mācību grāmatām formulējumu, ka elektriskā strāva ir elektriski uzlādētu daļiņu virziena kustība elektriskā lauka ietekmē. Izolatoros elektriskā lauka ietekmē vienkārši nav ko pārvietoties.

Tomēr dažādu materiālu elektrisko parādību izpētes procesā daži pētnieki spēja "sajust" pusvadītāju efektus.Piemēram, pirmo kristālisko detektoru (diode) 1874. gadā izveidoja vācu fiziķis Kārlis Ferdinands Brauns, pamatojoties uz svina un pirīta kontaktu. (Pirīts ir dzelzs pirīts; kad tas atsitās pret krēslu, tiek cirsts dzirksteles, tāpēc tas ieguva nosaukumu no grieķu valodas “svētki” - uguns). Vēlāk šis detektors sekmīgi nomainīja koheri pirmajos uztvērējos, kas ievērojami palielināja to jutīgumu.

1907. gadā Beddekers, pētot joda vara vadītspēju, atklāja, ka joda piemaisījuma klātbūtnē tā vadītspēja palielinās 24 reizes, kaut arī pats jods nav diriģents. Bet visi šie bija nejauši atklājumi, kuriem nevarēja sniegt zinātnisku pamatojumu. Sistemātiska pusvadītāju izpēte sākās tikai 1920. gadā - 1930 gadi.

Lielu ieguldījumu pusvadītāju izpētē sniedza padomju zinātnieks slavenajā Nižnij Novgorod radio laboratorijā O.V. Losevs. Viņš gāja vēsturē galvenokārt kā cristadīna (oscilatora un pastiprinātāja, kura pamatā ir diode) un LED izgudrotājs. Vairāk par to varat uzzināt šeit: Gaismas diožu vēsture. Losevas kvēle.

Tranzistora ražošanas rītausmā galvenais pusvadītājs bija germānija (Ge). Runājot par enerģijas patēriņu, tas ir ļoti ekonomisks, tā pn krustojuma atslēgšanai spriegums ir tikai 0,1 ... 0,3 V, taču daudzi parametri ir nestabili, tāpēc silīcijs (Si) nāca to aizstāt.

Temperatūra, kurā darbojas germānija tranzistori, nav augstāka par 60 grādiem, bet silīcija tranzistori var turpināt darboties 150 ° C temperatūrā. Silīcijs kā pusvadītājs pārspēj germāniju citās īpašībās, galvenokārt frekvencē.

Turklāt silīcija (parasto smilšu pludmalē) rezerves dabā ir neierobežotas, un tās tīrīšanas un pārstrādes tehnoloģija ir vienkāršāka un lētāka nekā germānija reti sastopamais dabas elements. Pirmais silīcija tranzistors parādījās neilgi pēc pirmā germānija tranzistora - 1954. gadā. Šis notikums pat radīja jaunu nosaukumu “silīcija laikmets”, ko nedrīkst sajaukt ar akmeni!

Tranzistora evolūcija

Att. 4. Tranzistoru evolūcija


Mikroprocesori un pusvadītāji. Silīcija laikmeta saulriets

Vai esat kādreiz domājis, kāpēc pēdējā laikā gandrīz visi datori ir kļuvuši par daudzkodolu? Apzīmējumi divkodolu vai četrkodolu ir kopīgi visiem. Fakts ir tāds, ka mikroprocesora veiktspējas palielināšanās, palielinot takts frekvenci un palielinot tranzistoru skaitu vienā paketē, silīcija struktūrām ir gandrīz tuvu robežai.

Pusvadītāju skaita pieaugums vienā korpusā tiek panākts, samazinot to fiziskos izmērus. INTEL 2011. gadā jau izstrādāja 32 nm procesa tehnoloģiju, kurā tranzistora kanāla garums ir tikai 20 nm. Tomēr šāds samazinājums nedod ievērojamu pulksteņa frekvences pieaugumu, jo tā bija tehnoloģija līdz 90 nm. Ir acīmredzams, ka ir pienācis laiks pāriet uz kaut ko pilnīgi jaunu.

Tranzistora vēsture

Att. 5. Tranzistoru vēsture


Grafēns - nākotnes pusvadītājs

2004. gadā fiziķi atklāja jaunu pusvadītāju materiālu. grafēns. Šis galvenais silīcija aizvietotāja kandidāts ir arī oglekļa grupas materiāls. Uz tā pamata tiek izveidots tranzistors, kas darbojas trīs dažādos režīmos.

Grafēns

Att. 6. Grafēns

Grafēna lauka tranzistora attēls, kas iegūts, izmantojot skenējošu elektronu mikroskopu

Att. 7. Lauka grafēna tranzistora attēls, kas iegūts, izmantojot skenējošu elektronu mikroskopu

Salīdzinot ar esošajām tehnoloģijām, tas ļaus vienā gadījumā samazināt tranzistoru skaitu trīs reizes. Turklāt, pēc zinātnieku domām, jaunā pusvadītāja materiāla darbības frekvences var sasniegt līdz 1000 GHz. Parametri, protams, ir ļoti vilinoši, taču līdz šim jaunais pusvadītājs ir izstrādes un izpētes posmā, un silīcija joprojām ir darba zirgs. Viņa vecums vēl nav beidzies.

Boriss Aladyshkin 

Skatīt arī vietnē electrohomepro.com:

  • Tranzistoru veidi un to pielietojums
  • Tranzistori 3. daļa. No kā tiek izgatavoti tranzistori
  • Kāpēc elektriķi ne vienmēr draudzējas ar elektroniku. 2. daļa. Kā iemācīties ...
  • Optiskie tranzistori - elektronikas nākotne
  • IGBT ir mūsdienu barošanas elektronikas galvenās sastāvdaļas

  •  
     
    Komentāri:

    # 1 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Neskatoties uz to, skaņas tehnoloģijā ir atgriešanās pie lampām, jo ​​caurules pastiprinātāja skaņu nevar salīdzināt ar tranzistora skaņu.

     
    Komentāri:

    # 2 rakstīja: | [citāts]

     
     

    volframs Attiecībā uz atgriešanos pie lampu tehnoloģijas jūs esat izdarījis pārāk pretrunīgi vērtētu paziņojumu. Vienkārši ir cilvēki, kuri subjektīvi domā, ka lampas ir labākas, tas arī viss. Par to, ka "neiet pie jebkura salīdzinājuma", es neteiktu. Tas ir tikai ieradums.

     
    Komentāri:

    # 3 rakstīja: Vlads | [citāts]

     
     

    Tomēr luktura skaņa ir labāka nekā tranzistoriem. Un tas nav "subjektīvi šķiet", bet gan reāls fakts. Tagad pat vecais hobijs ir atdzīvojies - cauruļu pastiprinātāju dizains. Tiek rakstītas visa veida jaunas grāmatas par šo tēmu, daudz cilvēku forumos sēž līdz ārprāta stāvoklim. Ikviens vēlas nevainojamu skanējumu. Lampas šajā biznesā ir tieši tas, kas jums nepieciešams!

     
    Komentāri:

    # 4 rakstīja: Aleksandrs Molokovs | [citāts]

     
     

    Vlads, dodiet saiti vai jebkuras šīs grāmatas vārdu. Tikai tā, ka šīs ir nopietnas publikācijas, nevis mēģinājumi "saplēst vākus" un pateikt, kā tas ir "patiesībā". Tā kā teorētiskais pamatojums ir šāds: "tik un tā, lampas ir labākas, jo ..."

     
    Komentāri:

    # 5 rakstīja: Vadims | [citāts]

     
     

    "Klausītāji, kurus pakļāva nepieredzēti skaidra pusvadītāju sistēmu skaņa, tomēr atzīmēja negatīvos aspektus. Varētu sastapties ar dažiem šādiem spriedumiem." Lampas aparāta skaņa šķiet maiga, samtaina, tranzistors - asa, kaitinoša. "" Lampas uztvērēja skaņa plūst brīvi, tranzistors. “Tas ir it kā šķērslis, kas šķērso šķēršļus.” “Lukturu aparāts vēlas klausīties un klausīties, un tranzistors ātri jūs nogurdina.” Protams, jēga nebija īpašā pašu tranzistoru “skanējumā”. Atradumi ir precizēti, tie slēpjas ķēžu ar specifiski dziļu negatīvu atgriezenisko saiti darbības specifikā (un bez šādiem savienojumiem pusvadītāju pastiprinātāji nevar darboties pieņemami, tie ir īpaši tranzistoru raksturlielumi.) Starp citu, šī iemesla dēļ ir iespējamas tranzistora skanēšanas un tīri cauruļu shēmas. pasākumi, lai apkarotu “tranzistora skaņu”. Audiophiles ir pārliecināti, ka nav iespējams pilnībā novērst negatīvās skaņas pazīmes, un izsmalcinātā auss piešķir nenoliedzamas priekšrocības to cauruļu pastiprinātāju skaņai, kuriem nav atgriezeniskās saites. . " (Gavrilovs S. A. "Spuldžu shēmas inženierijas māksla" 2012).

     
    Komentāri:

    # 6 rakstīja: Aleksandrs Molokovs | [citāts]

     
     

    Skaņa “cauri barjerai” ir “skarba un kaitinoša”. Caurule - "mīksta un samtaina". Un vai šīs ir objektīvās atšķirības? Audiophiles - tie ir, un pat nestāsta.

    Tas ir tāpat kā pārtikas veikali, kuriem ēšana ir rituāls, kurā svarīga ir katra mazā lieta. Un tā, lai gaisma būtu blāva, trauki balti, nažam vajadzētu gulēt labajā pusē, un dakšiņa kreisajā pusē (vai otrādi? - suns viņu pazīst). Tomēr ēdiens ir vienāds. Un ar skaņas aparatūru tās pašas nepatikšanas. Negatīvi savienojumi acīmredzami nedarbojas.

     
    Komentāri:

    # 7 rakstīja: Vlads | [citāts]

     
     

    Es piekrītu, ka Vadima sniegtais teksts nepierāda cauruļu pastiprinātāju priekšrocības salīdzinājumā ar tranzistoru. Es pats apskatīju vēl vairākus avotus (G.S. Gendina, Džounsa Morgana grāmatas). Nekur nav datu par reāliem pētījumiem. Bet, ja jūs novērtējat lampu modi globāli, šeit galvenais triks ir tas, ka cauruļu pastiprinātāji ir kā māksla, elitārs priekšmets, roku darbs, kam nepieciešama precizēšana un pielāgošana, pretstatā monotonajām un drūmajām tranzistora ierīcēm, kas izgatavotas uz liela ķīniešu konveijera. ... Dedzīgi lampu tehnoloģijas ventilatori pat neizmanto silīcija diodes - tikai lampas! Tas ir, tā drīzāk ir ideoloģija, bet ideoloģija tiem, kas ir izvēlēti un kuri daudz saprot par dārgām rokām darinātām lietām. Dzīvē vienmēr ir jābūt vietai, kurā tiek lietotas lietas, kuras nav pakļautas laikam! Labi, ka luktura skaņa, protams, ir par skalas lielumu lielāka nekā tranzistori smaidi

     
    Komentāri:

    # 8 rakstīja: Aleksandrs Molokovs | [citāts]

     
     

    Šeit tas ir. Skaņas "jaukums", dvēseles klātbūtne tajā un citas līdzīgas lietas nevar izmērīt ar kādu instrumentu. Nav iespējams tos precīzi noteikt, kas nozīmē, ka tā ir ideoloģija. Pat reliģija, varbūt. Bet ideoloģija un reliģija ir subjektīvas lietas. Tos nevar ne apstiprināt, ne atspēkot. Tāpat kā dieva esamība.

     
    Komentāri:

    # 9 rakstīja: | [citāts]

     
     

    Es iepazinos ar tranzistoru D13009 enerģijas taupīšanas spuldzēs, bet es nevaru atrast datu vairogu uz tā. Kāds ir tranzistors, kur un kādā kvalitātē to joprojām var izmantot? Lūdzu, atbildiet pa e-pastu.