Historia komputerów

Tranzystory – efekt Metody Czochralskiego, część II

Jak już pisałem w poprzednim tekście, pierwsze tranzystory, które zaczęto produkować na przełomie lat 40 i 50 XX w. to tranzystory ostrzowe, wynalezione przez Johna Bardeena i Waltera Brattaina w 1947 r. Kiedy jednak William Shockley w 1951r.  zwołał konferencję prasową i ogłosił wynalazek tranzystora złączowego, dzisiaj nazywanego bipolarnym, to on zaczął być przedstawiany w mediach, jako twórca tranzystorów. Pomiędzy trójką wynalazców doszło do otwartego sporu o patent i sławę. W końcu Bardeen opuścił Bell Labs, a Brattain przeszedł do innego działu. Bell Labs przestał pracować nad tranzystorami ostrzowymi i cała działalność poszła w kierunku produkcji i udoskonalania tranzystorów Shockleya. Rok po konferencji Shockleya firma Western Electric uruchamia na skalę przemysłową produkcję tranzystorów bipolarnych opartych na germanie: 2N272N28 i 2N29, a w 1954 r. tranzystorów krzemowych.


W. Shockley, J.Bardeen, W.Brattain odbieraja Nagrodę Nobla (foto. Wikipedia)

Lata 1953-55 to okres wielkich inwestycji w tranzystory na całym świecie. Produkcję zaczynają w Niemczech firmy Philips, Siemens, Telefunken, a w Japonii Sony. Tranzystory produkuje się w Wielkiej Brytania, Francji, Związku Sowieckim i wielu innych krajach. Sony w 1955 r. wypuszcza na rynek japoński swoje pierwsze, przenośne radio tranzystorowe. Nie wiem czy wiecie ale takie małe radia tranzystorowe nazwano po prostu tranzystorami. W tym samym czasie radia tranzystorowe zdobywają już całą Amerykę i sprzedawane są w setkach tysięcy egzemplarzy. Dzieję się to właśnie dzięki tranzystorom bipolarnymi, które wykorzystuje się nie tylko w radioodbiornikach. Tranzystory przede wszystkim znalazły zastosowanie w telefonach, bo to był główny cel pracy zespołu Shockley, ale też w aparatach słuchowych, wzmacniaczach akustycznych, kalkulatorach, telewizorach i oczywiście komputerach. W 1956 r. Shockley, Bardeen i Brittan dostają Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, właśnie za wynalazek tranzystora. Chociaż nie tylko im się ta nagroda należała. O tym na końcu.

 W tym samym roku Wiliam Shockley żądny sławy i pieniędzy odchodzi z Bell Labs, przeprowadza się do Kalifornii w pobliże Pal Alto, gdzie mieszka jego matka. Tam zakłada własną firmę Shockley Semiconductor Laboratory. Jest to jedna z pierwszych firm w miejscu, które stanie się największym ośrodkiem przemysłu elektronicznego i komputerowego, nazwanego od najważniejszego pierwiastka w elektronice Doliną Krzemową. Shockley zatrudnia kilkunastu młodych inżynierów i naukowców, i zaczyna produkować tranzystory germanowe dla wojska. Niestety jego apodyktyczny charakter, przerośnięta ambicja i nieumiejętność zorganizowania pracy w firmie, doprowadzają do tego, że już rok później ósemka najbardziej ambitnych pracowników opuszcza firmę zakładając firmę działającą po dzień dzisiejszy Fairchaild Semiconductor. Fairchaild zaczynała jako producent tranzystorów krzemowych dla wojska, lecz przejdzie do historii dzięki innemu wynalazkowi. Shockley niewiele już wniósł w elektronikę, pod koniec życia zajmując się zupełnie innymi sprawami, popadł w niesławę oskarżany o rasizm, zmarł w zapomnieniu. Jak określili jego koledzy po latach, Wiliam Shockley przeszedł do historii, jako ten, który przyniósł krzem do Doliny Krzemowej.


Radio tranzystorowe Regency TR-1 (foto. Wikipedia)

Pod koniec lat 50. tranzystory produkowano masowo na całym świecie, bo zapotrzebowanie na nie stale rosło. Wykorzystywano je nie tylko do celów komercyjnych. Coraz więcej tranzystorów potrzebowało wojsko, a także zaczęto je wykorzystywać do badania przestrzeni kosmicznej. W misji pierwszego amerykańskiego satelity Explorer I, w 1958 r.,  wykorzystano kilkadziesiąt tranzystorów.

Chyba nie muszę dodawać, że monokryształy germanu i krzemu używane w tranzystorach, a zwłaszcza w układach scalonych, były hodowane na olbrzymią skalę metodą Czochralskiego.

Jednak rozwój techniki powodował, że potrzebowano coraz więcej tranzystorów o coraz lepszej jakości. Problemem stała się też ilość miejsca na układach – coraz więcej tranzystorów w jednym urządzeniu wymagało więcej miejsca w obudowach oraz większej ilości połączeń.


Pierwsze seryjnie produkowane tranzystory bipolarne 2N27, 2N29 (foto. Wikipedia)

W 1958 r. niezależnie od siebie John Kilby z Texas Instrument i Robert Noyce, współzałożyciel Fairchild Semiconductor wynaleźli sposób na połączenie kilku tranzystorów w jeden układ.. Urządzenie nazwano układem scalonym i był to kolejny krok w rozwoju współczesnej elektroniki. Kilby otrzymał za ten wynalazek Nobla ale Sąd Najwyższy przyznał prawo do patentu Noyceowi, ale to już inna historia

Wracając do patentu na tranzystor. Kiedy Shockley, Bardeen i Brittan chcieli opatentować wynalazek tranzystora okazało się, że taki patent… już istnieje. W 1925 roku, w Kanadzie patent pod nazwą „Metoda i aparatura do kontroli prądu elektrycznego”, czyli tak naprawdę na  tranzystor polowy półprzewodnikowy złożył niejaki Julius Edgar Lilienfeld. Potwierdzony trzy lata później patentem złożonym w USA pod nazwą: „Urządzenie do kontroli prądu elektrycznego”, czyli na tranzystor polowy tlenkowo-półprzewodnikowy. Dlatego Bardeen i Brittan opatentowali tranzystor ostrzowy a Shockley tranzystor warstwowy, a nie samą ideę tranzystora.


Juliusz Edgar Lilienfeld (foto. Wikipedia)

Pan Juliusz Lilienfeld był obywatelem Monarchii Austro-Węgierskiej pochodzącym z żydowskiej rodziny, urodzonym w 1882 r. we Lwowie. Polskim Lwowie, który był wtedy pod zaborem austriackim, a nie, jak piszą w różnych Wikipediach, ukraińskim.  Uważał się za Polaka, o czym sam pisał w listach do Marii Skłodowskiej-Curie, żaląc się na trudne życie naukowca polskiego w Niemczech. Chociaż to Lilienfeld pierwszy opatentował tranzystory to jednak Nagrody Nobla nie otrzymał. Dlaczego? Tego nie wiemy. Wiemy, że był wybitnym fizykiem, który miał wiele wynalazków i patentów. Poza tranzystorami opatentował m.in. kondensator elektrolityczny i lampę rentgenowską. Od 1988 r. przyznawana jest w USA nagroda imieniem Juliusa Lilienfelda za wybitny wkład w dziedzinę fizyki.

Ot, i taka mała polonica. Za tydzień wrócimy do komputerów.

G.Shamot

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

eleven − two =