Transistor η κορυφαία ανακάλυψη του 20 αιώνα

Οι Ηλεκτρονικές συκευές στίς αρχές 20 αιώνα  μας και μέχρι τα μέσα του, αποτελούνταν από ηλεκτρονικές λυχνίες, η τεχνολογία των τρανζίστορ που άρχισε να αναπτύσσεται  και να εφαρμόζεται κυρίως μετά την δεκαετία του 1950 αντικατέστησε βαθμιαία  τις τερατώδεις και ενεργοβόρες ηλεκτρονικές λυχνίες.

Το τρανζίστορ (transistor), ελλ. κρυσταλλοτρίοδος είναι μία διάταξη ημιαγωγών στερεάς κατάστασης, η οποία βρίσκει διάφορες εφαρμογές στην ηλεκτρονική, μερικές εκ των οποίων είναι η ενίσχυση, η σταθεροποίηση τάσης, η διαμόρφωση συχνότητας, η λειτουργία ως διακόπτης και ως μεταβλητή ωμική αντίσταση.

Μπορεί, ανάλογα με την τάση με την οποία πολώνεται, να ρυθμίζει την ροή του ηλεκτρικού ρεύματος που απορροφά από συνδεδεμένη πηγή τάσης, κατασκευάζονται είτε ως ξεχωριστά ηλεκτρονικά εξαρτήματα είτε ως τμήματα κάποιου ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Αποτελεί το θεμελιώδες υλικό δόμησης για τις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές, και είναι πανταχού παρών στα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα. Μετά την δεκαετία του 1950  με την μαζική παραγωγή του, έφερε την επανάσταση στο χώρο των ηλεκτρονικών και προετοίμασε το έδαφος για μικρότερα και φθηνότερα ραδιόφωνα, αριθμομηχανές υπολογιστές, και ένα σωρό ακόμη ηλεκτρονικές συσκευές.

 Julius Edgar lilienfeld

Ο Φυσικός Julius Edgar lilienfeld κατατέθεσε το πρώτο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το τρανζίστορ στον Καναδά, το 1925, και περιγράφει ένα παρόμοιο με το τρανζίστορ τύπου "FET". Ωστόσο, ο Lilienfeld did δεν δημοσιεύει οποιαδήποτε έρευνα σχετικά με τις συσκευές του. Το 1934, ο γερμανός εφευρέτης Oskar heil ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που αφορά παρόμοια συσκευή

Oskar heil

Το 1947, ο John Bardeen και Walter Brattain στα εργαστήρια της Bell Labs στις Ηνωμένες Πολιτείες έκανε μία σπουδαία παρατήρηση, διοχέτευσε ρεύμα στις ηλεκτρικές επαφές ενός κρυστάλου από γερμάνιο και βρήκε ότι η ισχύς εξόδου του ήταν μεγαλύτερη από αυτή της εισόδου.

 

 William Shockley

Ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας William Shockley έλαβε σοβαρά την παρατήρηση αυτή , και τους επόμενους μήνες εργάστηκε και να επέκτεινε σε μεγάλο βαθμό τη γνώση στους ημιαγωγούς.

Οι Shockley, Bardeen, και Walter Brattain στα της εργαστήρια Bell παρήγαγαν την πρώτη  κρυσταλλολυχνία (Transistor ).

Το 1956, το βραβείο Νόμπελ τους απονεμήθηκε όχι για την εφεύρεση της κρυσταλλολυχνίας, αλλά για «την ανακάλυψη των χαρακτηριστικών του κρυστάλλου ».

Το τρανζίστορ θεωρείται και είναι, το ενεργό συστατικό-κλειδί για όλες σχεδόν τις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές θεωρείται δε από πολλούς μία από τις μεγαλύτερες εφευρέσεις του εικοστού αιώνα. Η σημασία αυτής της εφεύρεσης οφείλεται στις  φυσικές ιδιότητες των ημιαγωγών στο πολύ μικρό μέγεθος κατασκευής και στο σχετικά πολύ μικρό κόστος μαζικής παραγωγής του.

Παρόλο που αρκετές εταιρείες κάθε παράγουν πάνω από ένα δισεκατομμύριο ξεχωριστές συσκευασμένες κρυσταλλολυχνίες κάθε χρόνο, η συντριπτική πλειονότητα τους τώρα παράγεται στα ολοκληρωμένα κυκλώματα όπου μαζί με άλλα στοιχεία δίοδοι, αντιστάσεις, πυκνωτές κ.λ. παράγουν πλήρη ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Οι σκέψεις των επιστημόνων ήταν πλέον το πώς θα μπορέσουν να μικρίνουν τις διαστάσεις των τρανσιστορ και να τα συνενώσουν μεταξύ τους έτσι τα ηλεκτρονικά κυκλώματα να είναι πλέον ταχύτερα , μικρότερα, και με μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. Η σκέψη ότι η CPU θα μπορούσε να μειωθεί σε ένα τσιπ πυριτίου με το μέγεθος του νύχιού φάνταζε σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα έγινε δυνατό να κατασκευαστούν χάρη σε πειραματικές ανακαλύψεις που έδειξαν ότι τα ημιαγώγιμα στοιχεία μπορούσαν να εκτελούν τις λειτουργίες των λυχνίων κενού, καθώς και χάρη στην τεχνολογική πρόοδο στον τομέα της επεξεργασίας ημιαγώγιμων στοιχείων που έγινε στα μέσα του 20ού αιώνα. 

Η ολοκλήρωση (ενσωμάτωση) ενός μεγάλου αριθμού από μικροσκοπικά τρανζίστορ σε ένα λεπτό τσιπ αποτέλεσε μία πολύ σημαντική βελτίωση σε σχέση με χειροκίνητη συναρμολόγιση κυκλωμάτων με χρήση διακριτών ηλεκτρονικών στοιχείων. Η δυνατότητα μαζικής παραγωγής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η αξιοπιστία που παρείχαν καθώς και η δυνατότητα προσθήκης περαιτέρω πολυπλοκότητας σε αυτά, συνέβαλαν στην ταχύτατη αντικατάσταση των λυχνιών κενού και των διακριτών κυκλωμάτων.

Εχουν δύο κύρια πλεονεκτήματα έναντι των διακριτών κυκλωμάτων: το κόστος και την απόδοση. Το κόστος είναι χαμηλό επειδή τα τσιπ, μαζί με όλα τα στοιχεία τους, τυπώνονται ενιαία σαν μία μονάδα με τη χρήση φωτολιθογραφίας, αντί να κατασκευάζεται  με το κάθε τρανζίστορ ξεχωριστά.

Επιπλέον, χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερα υλικά για να κατασκευαστεί ένα κύκλωμα ως τσιπ, παρά ως διακριτό κύκλωμα. Η απόδοση είναι υψηλή αφού τα στοιχεία μεταστρέφονται γρήγορα και καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια σε σχέση με τα αντίστοιχα των διακριτών κυκλωμάτων, επειδή τα στοιχεία είναι μικρά και κοντά το ένα στο άλλο. 

Στην εποχή μας η τεχνολογία περπατάει με ακόμη γρηγορότερους ρυθμούς, και η εξέλιξη της τεχνολογίας σχεδίασης και κατασκευής ολοκληρωμένων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχει φτάσει σε απίστευτα επίπεδα όπου μέσα σε πολύ λίγα τετραγωνικά εκατοστά στοιβάζονται εκατομμύρια transistor με κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος εκπληκτικά χαμηλή.

Το 2005, ερευνητές του πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν, στις ΗΠΑ, κατασκεύασαν ένα κβαντικό, ολοκληρωμένο κύκλωμα που λειτουργούσε με «παγίδες ιόντων», διατάξεις που παράγονται με τις συνήθεις, λιθογραφικές τεχνικές. Το 2009, επιστήμονες από το πανεπιστήμιο του Γέιλ, στις ΗΠΑ, παρουσίασαν τον πρώτο κβαντικό μικροεπεξεργαστή, ο οποίος βασιζόταν σε διατάξεις ημιαγωγών, όπως και τα συμβατικά τρανζίστορ.

Ποιός φανταζόταν άραγε ότι μέσα σε 60 περίπου χρόνια  από την  στιγμή της εφεύρεσης του   θα άλλαζε σε τόσο σημαντικό βαθμό  τη ζωή  μας;

Read more: Transistor η κορυφαία ανακάλυψη του 20 αιώνα | Everything That We like http://www.lovefortechnology.com/2011/02/transistor-20.html#ixzz1D22Gm0dx
Under Creative Commons License: Attribution

www.lovefortechnology.com

Δημοσίευση: Φεβρουαρίου 05, 2011