Transistörün tarihi - History of the transistor

Transistör teknolojisi zaman çizelgesi (özet)
Yıl teknoloji organizasyon
1947 Nokta teması Bell Laboratuvarları
1948 Yetiştirilen kavşak Bell Laboratuvarları
1951 alaşım bağlantı Genel elektrik
1953 Yüzey bariyeri Philco
1953 JFET Bell Laboratuvarları
1954 dağınık taban Bell Laboratuvarları
1954 mesa Bell Laboratuvarları
1959 Düzlemsel peri çocuğu
1959 MOSFET Bell Laboratuvarları

Bir transistör a, yarı iletken cihaz bir bağlantı için en az üç terminalli elektrik devresi . Genel durumda, üçüncü terminal, diğer iki terminal arasındaki akım akışını kontrol eder. Bu, bir radyo alıcısında olduğu gibi amplifikasyon için veya dijital devrelerde olduğu gibi hızlı anahtarlama için kullanılabilir. Transistör , (termiyonik) valf olarak da adlandırılan ve çok daha büyük olan ve çalışmak için önemli ölçüde daha fazla güç kullanan vakum tüplü triyotun yerini aldı. İlk transistör 23 Aralık 1947'de Murray Hill, New'deki Bell Laboratuvarlarında başarıyla gösterildi. Jersey. Bell Labs, American Telephone and Telegraph'ın (AT&T) araştırma koludur. Transistörün icadıyla tanınan üç kişi William Shockley , John Bardeen ve Walter Brattain idi . Transistörün tanıtılması genellikle tarihin en önemli icatlarından biri olarak kabul edilir.

Transistörler genel olarak iki kategoriye ayrılır: bipolar bağlantı transistörü (BJT) ve alan etkili transistör (FET).

Bir prensibi alan etkin transistörün tarafından önerilmiştir Julius Edgar Lilienfeld 1925 yılında John Bardeen , Walter Brattain ve William Shockley ilk çalışma transistörleri icat Bell Labs , nokta temaslı transistör 1947 yılında Shockley geliştirilmiş tanıttı kutuplu kavşak transistör içinde 1950'lerin başında üretime giren ve transistörlerin ilk yaygın kullanımına yol açan 1948.

MOSFET da MOS transistörü olarak da bilinen (metal oksit yarı iletken alan etkili transistor), tarafından icat edilmiştir Mohamed atalla ve Dawon Kahng kullanımı MOS seri üretime yol açan, 1959 MOSFET Bell Laboratuarlarında daha az güç Çok çeşitli kullanımlar için transistörler. MOSFET o zamandan beri tarihte en çok üretilen cihaz haline geldi.

Transistör kavramının kökenleri

Julius Edgar Lilienfeld , yaklaşık 1934

Alan etkili transistör ilkesi için ilk patent 22 Ekim 1925'te Avusturyalı-Macar fizikçi Julius Edgar Lilienfeld tarafından Kanada'da dosyalandı , ancak Lilienfeld cihazları hakkında hiçbir araştırma makalesi yayınlamadı ve çalışmaları endüstri tarafından göz ardı edildi. 1934'te Alman fizikçi Dr. Oskar Heil başka bir alan etkili transistörün patentini aldı. Bu cihazların yapıldığına dair doğrudan bir kanıt yok, ancak daha sonra 1990'larda yapılan çalışmalar, Lilienfeld'in tasarımlarından birinin tanımlandığı gibi çalıştığını ve önemli kazanç sağladığını gösteriyor. Bell Labs patentinden alınan yasal belgeler, William Shockley ve Bell Labs'de bir iş arkadaşı olan Gerald Pearson'ın Lilienfeld'in patentlerinden operasyonel versiyonlar oluşturduğunu, ancak daha sonraki araştırma makalelerinin veya tarihi makalelerinin hiçbirinde bu çalışmaya atıfta bulunmadıklarını gösteriyor.

Bell Laboratuarlarının transistör üzerindeki çalışmaları , radar birimlerinde mikrodalga radar alıcılarında bir frekans karıştırıcı eleman olarak kullanılan son derece saf germanyum "kristal" karıştırıcı diyotlar üretmeye yönelik savaş zamanının çabalarından ortaya çıktı . İngiliz araştırmacılar, bir germanyum disk üzerinde bir tungsten filaman kullanan modeller üretmişlerdi, ancak bunların üretilmesi zordu ve özellikle sağlam değildi. Bell'in versiyonu, hem daha küçük hem de tamamen sağlam olan tek kristal bir tasarımdı. Üzerinde paralel bir proje germanyum diyotların en Purdue Üniversitesi Bell Laboratuarlarında kullanılan kristaller yarı iletken iyi kalitede germanyum üretmeyi başarmıştır. İlk tüp tabanlı devreler bu rol için yeterince hızlı geçiş yapmadı ve Bell ekibinin bunun yerine katı hal diyotları kullanmasına yol açtı .

Savaştan sonra Shockley, triyot benzeri bir yarı iletken cihaz inşa etmeye karar verdi . Finansman ve laboratuvar alanı sağladı ve Bardeen ve Brattain ile sorun üzerinde çalışmaya başladı. John Bardeen sonunda gördükleri "garip" davranışı açıklamak için yüzey fiziği olarak bilinen yeni bir kuantum mekaniği dalı geliştirdi ve Bardeen ve Walter Brattain sonunda çalışan bir cihaz yapmayı başardılar.

Transistörün gelişiminin anahtarı , bir yarı iletkendeki elektron hareketliliği sürecinin daha iyi anlaşılmasıydı . Bu yeni keşfedilen diyotun (1874'te keşfedildi; 1906'da patentli) emitörden toplayıcıya elektron akışını kontrol etmenin bir yolu varsa, bir amplifikatör inşa edilebileceği anlaşıldı . Örneğin, tek bir kristal tipinin her iki tarafına kontaklar yerleştirildiğinde, akım bunun içinden akmayacaktır. Bununla birlikte, üçüncü bir temas malzemeye elektronları veya delikleri "enjekte edebilir"se, akım akacaktır.

Aslında bunu yapmak çok zor görünüyordu. Kristal herhangi bir makul boyutta olsaydı, enjekte edilmesi gereken elektronların (veya deliklerin) sayısının çok büyük olması gerekirdi, bu da onu bir amplifikatör olarak daha az kullanışlı hale getirirdi, çünkü başlangıçta büyük bir enjeksiyon akımı gerektirirdi. Bununla birlikte, kristal diyotun tüm fikri, kristalin kendisinin elektronları çok küçük bir mesafede, tükenme bölgesinde sağlayabilmesiydi. Anahtar, giriş ve çıkış kontaklarını bu bölgenin her iki tarafındaki kristalin yüzeyinde birbirine çok yakın yerleştirmek gibi görünüyordu.

Brattain böyle bir cihaz üzerinde çalışmaya başladı ve ekip problem üzerinde çalışırken amplifikasyonun cesaret verici ipuçları ortaya çıkmaya devam etti. Bazen sistem çalışır, ancak daha sonra beklenmedik bir şekilde çalışmayı durdurur. Bir durumda, çalışmayan bir sistem suya yerleştirildiğinde çalışmaya başladı. Kristalin herhangi bir parçasındaki elektronlar, yakındaki yükler nedeniyle hareket ederdi. Yayıcılardaki elektronlar veya toplayıcılardaki "delikler", kristalin yüzeyinde kümelenir ve burada zıt yüklerini havada (veya suda) "yüzer" bulabilirler. Yine de kristal üzerindeki herhangi bir yerden küçük bir miktar yük uygulanmasıyla yüzeyden uzağa itilebilirler. Çok miktarda enjekte edilmiş elektrona ihtiyaç duymak yerine, kristal üzerinde doğru yerde bulunan çok küçük bir sayı aynı şeyi başaracaktır.

Onların anlayışı, bir dereceye kadar çok küçük bir kontrol alanına ihtiyaç duyma sorununu çözdü. Ortak, ancak küçük bir bölge ile birbirine bağlanan iki ayrı yarı iletkene ihtiyaç duymak yerine, daha büyük tek bir yüzey hizmet ederdi. Verici ve toplayıcı uçların her ikisi de üstte birbirine çok yakın yerleştirilecek ve kontrol kablosu kristalin tabanına yerleştirilecektir. "Taban" ucuna akım uygulandığında, elektronlar veya delikler yarı iletken bloğu boyunca dışarı itilir ve uzak yüzeyde toplanır. Yayıcı ve toplayıcı birbirine çok yakın olduğu sürece, bu, iletimin başlamasına izin vermek için aralarında yeterli elektron veya deliğe izin vermelidir.

Bu fenomenin erken tanığı genç bir yüksek lisans öğrencisi olan Ralph Bray'di. Kasım 1943'te Purdue Üniversitesi'ndeki germanyum çalışmasına katıldı ve metal-yarı iletken temasındaki yayılma direncini ölçmek gibi zor bir görev verildi. Bray, bazı germanyum örneklerinde dahili yüksek dirençli bariyerler gibi birçok anormallik buldu. En ilginç fenomen, voltaj darbeleri uygulandığında gözlemlenen olağanüstü düşük dirençti. Bu etki bir sır olarak kaldı çünkü 1948'e kadar kimse Bray'in azınlık taşıyıcı enjeksiyonunu gözlemlediğini fark etmedi - William Shockley tarafından Bell Laboratuvarlarında tanımlanan ve transistörü gerçeğe dönüştüren etki.

Bray şunları yazdı: "Gözden kaçırdığımız tek yön buydu, ancak azınlık taşıyıcı enjeksiyon fikrini anlasaydık bile... 'Ah, bu bizim etkilerimizi açıklıyor' derdik. 'Transistör yapmaya başlayalım' demeyebilirdik, bir fabrika açıp satabilirdik... O zamanlar önemli olan cihaz yüksek geri gerilim doğrultucuydu".

Shockley'in araştırma ekibi başlangıçta bir yarı iletkenin iletkenliğini modüle etmeye çalışarak bir alan etkili transistör (FET) inşa etmeye çalıştı , ancak esas olarak yüzey durumları , sarkan bağ ve germanyum ve bakır bileşik malzemelerle ilgili sorunlardan dolayı başarısız oldu. . Çalışan bir FET inşa edememelerinin ardındaki gizemli nedenleri anlamaya çalışırken, bu onların yerine iki kutuplu nokta-kontak ve bağlantı transistörlerini icat etmelerine yol açtı .

İlk çalışan transistör

İlk transistörün stilize edilmiş bir kopyası

Bell ekibi, çeşitli araçlarla böyle bir sistem kurmak için birçok girişimde bulundu, ancak genellikle başarısız oldu. Temasların yeterince yakın olduğu kurulumlar, her zaman orijinal kedinin bıyık dedektörleri kadar kırılgandı ve hiç olmazsa kısa bir süre çalışacaktı. Sonunda pratik bir atılım gerçekleştirdiler. Üçgen plastik bir kamanın kenarına bir parça altın folyo yapıştırıldı ve daha sonra folyo üçgenin ucunda bir jiletle dilimlendi. Sonuç, birbirine çok yakın iki altın temas noktasıydı. Plastik bir kristalin yüzeyine itildiğinde ve diğer tarafa (kristalin tabanında) voltaj uygulandığında, taban voltajı elektronları tabandan uzağa doğru ittiği için akım bir kontaktan diğerine akmaya başladı. diğer taraf kontakların yakınında. Nokta-temas transistörü icat edilmişti.

15 Aralık 1947'de, "Noktalar birbirine çok yakın olduğunda, yaklaşık 2 voltaj amfisi var ama güç amperi değil. Bu voltaj amplifikasyonu, frekans 10 ila 10.000 döngüden bağımsızdı".

Aralık 1947'de 16, "Bu çift nokta teması kullanılarak, irtibat elektrolit H yıkanır, 90 volt anodize edilmiş bir germanyum yüzeyine yapılmış 2 O ve daha sonra bir miktar altın noktalar üzerinde buharlaştınldı vardı. Altın temas basılı edildi çıplak yüzeyde Her iki altın kontak da yüzeye iyi düzeltilmiş... Noktalar arasındaki mesafe yaklaşık 4x10 −3 cm idi.Bir nokta ızgara, diğer nokta plaka olarak kullanıldı.Grid üzerindeki bias (DC) amplifikasyon elde etmek için pozitif olmak zorundaydı... güç kazancı 1.3 voltaj kazancı 15, yaklaşık 15 voltluk bir plaka sapması üzerinde".

Brattain ve HR Moore, çoğu zaman transistörün doğum tarihi olarak verilen 23 Aralık 1947 günü öğleden sonra Bell Laboratuarlarında meslektaşlarına ve yöneticilerine bir gösteri yaptılar. "PNP nokta temaslı germanyum transistörü", bu denemede 18'lik bir güç kazancı ile bir konuşma amplifikatörü olarak çalıştı. 1956'da John Bardeen , Walter Houser Brattain ve William Bradford Shockley , "yarı iletkenler üzerindeki araştırmaları ve transistör etkisini keşfettikleri için" Nobel Fizik Ödülü ile onurlandırıldılar .

Bell Laboratuvarı'nda transistörün icadında doğrudan yer alan on iki kişiden bahsedilir.

Aynı zamanda, bazı Avrupalı ​​bilim adamları, katı hal yükselteçleri fikri tarafından yönlendirildi. Alman fizikçi Herbert F. Mataré (1912–2011), Telefunken'de " Duodiode " (çift diyot) olarak adlandırdığı şeyle , 1942'den beri, II . Son olarak Ağustos 1948'de 13, Matare ve Heinrich Welker (1912-1981), çalışan Compagnie des Freins ve SIGNAUX Westinghouse içinde Aulnay-sous-Bois , Fransa da adlandırılan azınlık taşıyıcısı enjeksiyon işlemi göre bir amplifikatör bir patent başvurusunda "Transistron". Cihaz 18 Mayıs 1949'da halka gösterildi. Transistronlar ticari olarak Fransız telefon şirketi ve ordusu için üretildi ve 1953'te Düsseldorf Radyo Fuarı'nda dört transistronlu bir katı hal radyo alıcısı gösterildi .

Bell Labs, transistörlerini Haziran 1948'den önce kamuya açıklamadığından, transistron bağımsız bir paralel keşif ve geliştirmeydi.

etimoloji

Bell Telefon Laboratuvarları yeni buluş için genel bir isme ihtiyaç duyuyordu: "Yarı İletken Üçlü", "Yüzey Durumları Üçlü", "Kristal Üçlü", "Katı Triyot" ve "Iotatron" hepsi dikkate alındı, ancak "Transistör", John R. Pierce , bir iç oylamanın açık galibiydi (kısmen Bell mühendislerinin "-istor" soneki için geliştirmiş oldukları yakınlıktan dolayı). Adın gerekçesi, şirketin oy çağrısında bulunan Teknik Memorandumundan alınan aşağıdaki alıntıda açıklanmıştır:

Transistör. Bu, " transconductance " veya "transfer" ve " varistör " kelimelerinin kısaltılmış bir birleşimidir . Cihaz mantıksal olarak varistör ailesine aittir ve kazançlı bir cihazın transkondüktans veya transfer empedansına sahiptir, böylece bu kombinasyon açıklayıcıdır.

—  Bell Telefon Laboratuvarları — Teknik Memorandum (28 Mayıs 1948)

Pierce, adlandırmayı biraz farklı hatırladı:

Adı verme şeklim, cihazın ne yaptığını düşünmekti. Ve o zaman, vakum tüpünün ikili olması gerekiyordu . Vakum tüpünün iletkenliği vardı, bu nedenle transistörün 'geçiş direnci' olurdu. Ve ad, varistör ve termistör gibi diğer cihazların adlarına uymalıdır. Ve. . . 'Transistör' adını önerdim.

—  John R. Pierce, PBS programı "Transistorized!" için röportaj yaptı.

Nobel Vakfı, terimin "aktarım" ve " direnç " kelimelerinin birleşiminden oluştuğunu belirtmektedir .

Erken çatışma

Shockley, cihazın Brattain ve Bardeen'e atfedilmesinden dolayı üzgündü, çünkü onu zaferi elde etmek için "arkasından" inşa ettiğini hissetti. Bell Labs avukatları, Shockley'nin transistör üzerine kendi yazılarından bazılarının, Julius Edgar Lilienfeld'in 1925 tarihli daha önceki bir patentine yeterince yakın olduğunu ve adının patent başvurusundan çıkarılmasının en iyisi olduğunu düşündüklerini keşfettiğinde işler daha da kötüleşti .

Transistör tasarımındaki iyileştirmeler

Silikona geç

Germanyumun saflaştırılması zordu ve sınırlı bir operasyonel sıcaklık aralığına sahipti. Bilim adamları, silikonun üretilmesinin daha kolay olacağını teorileştirdiler , ancak çok azı bu olasılığı araştırmaktan rahatsız oldu. Morris Tanenbaum ve ark. 26 Ocak 1954'te Bell Laboratories'de çalışan bir silikon transistör geliştiren ilk kişiler oldu. Birkaç ay sonra, Texas Instruments'ta bağımsız olarak çalışan Gordon Teal benzer bir cihaz geliştirdi. Bu cihazların her ikisi de, erimiş silikondan büyütülürken tek silikon kristallerinin katkısını kontrol ederek yapılmıştır. 1955'in başlarında, Morris Tanenbaum ve Calvin S. Fuller tarafından Bell Laboratuarlarında donör ve alıcı safsızlıkların tek kristal silikon çiplere gaz halinde difüzyonu ile üstün bir yöntem geliştirildi .

Ancak 1950'lerin sonlarına kadar germanyum , transistörler ve diğer yarı iletken cihazlar için baskın yarı iletken malzeme olarak kaldı . Germanyum, daha yüksek taşıyıcı hareketliliği nedeniyle daha iyi performans gösterebildiği için başlangıçta daha etkili yarı iletken malzeme olarak kabul edildi . Erken silikon yarı iletken performans göreceli eksikliği nedeniyle elektrik iletkenliği kararsız ile sınırlanmadan kuantum yüzey durumlarının önlenmesi, elektrik güvenilir yarı iletken silikon tabakası ulaşmak için bir yüzeye nüfuz.

Silikon yüzey pasivasyonu

1955 yılında Bell Telephone Laboratories'de (BTL) Carl Frosch ve Lincoln Derick yanlışlıkla silikon dioksitin (SiO2) silikon üzerinde yetiştirilebileceğini keşfettiler. Oksit tabakasının silikon gofrete belirli katkı maddelerini engellediğini, diğerlerine izin verdiğini ve böylece oksidasyonun yarı iletken yüzey üzerindeki pasifleştirici etkisini keşfettiğini gösterdiler. 1950'lerde, Mohamed Atalla , Frosch'un oksidasyon üzerine çalışmasını aldı, Bell Laboratuarlarında silikon yarı iletkenlerin yüzey özelliklerini araştırdı ve burada yeni bir yarı iletken cihaz üretimi yöntemi önerdi , bir silikon levhayı yalıtkan bir silikon oksit tabakasıyla kapladı , böylece elektrik Elektriğin yarı iletken katmana ulaşmasını engelleyen yüzey durumlarının üstesinden gelerek aşağıdaki iletken silikona güvenilir bir şekilde nüfuz edebilir. Bu, daha sonra silikon entegre devrelerin seri üretimini mümkün kıldığı için yarı iletken endüstrisi için kritik hale gelen bir yöntem olan yüzey pasivasyonu olarak bilinir . O pasifleştirilmesini okudu 1957 yılında bulgularını sundu pn kavşaklar tarafından oksit ve 1957 BTL notlar yaptığı deneysel sonuçlarını açıkladı. : Atalla yüzey pasivasyonu yöntem 1959 yılında, iki buluşlar için daha sonra baz olarak , MOS transistörü atalla tarafından Dawon Kahng ve düzlemsel işlemi ile Jean hoerni .

düzlemsel süreç

1958 Elektrokimya Derneği toplantısında, Atalla (1957 BTL notlarına dayanarak) PN bağlantılarının oksitle yüzey pasivasyonu hakkında bir makale sundu ve silikon dioksitin bir silikon yüzeyi üzerindeki pasifleştirici etkisini gösterdi. Jean Hoerni de aynı toplantıya katıldı ve Atalla'nın sunumundan etkilendi . Hoerni, bir sabah Atalla'nın cihazını düşünürken aklına "düzlemsel bir fikir" geldi. Silikon dioksitin silikon yüzeyi üzerindeki pasifleştirici etkisinden yararlanan Hoerni, bir silikon dioksit tabakası ile korunan transistörler yapmayı önerdi.

Düzlemsel süreç Jean Hoerni tarafından Fairchild Semiconductor'da çalışırken, 1959'da yayınlanan ilk patentle geliştirildi. Bu transistörleri yapmak için kullanılan düzlemsel süreç , seri üretilen monolitik silikon entegre devreleri mümkün kıldı.

MOSFET

1959'da MOSFET tanıtıldı ve 2020'de, tahmini toplam 13  sekstilyon ile hala kullanımda olan baskın transistör tipidir (1.3 × 10 22 ) 1960 ve 2018 yılları arasında üretilmiş MOSFET'ler. MOSFET transistörlerinin BJT'lere göre temel avantajları, anahtarlama durumları dışında akım tüketmemeleri ve daha hızlı anahtarlama hızlarına sahip olmalarıdır (dijital sinyaller için ideal).

Erken ticarileştirme

Dünyanın ilk ticari transistör üretim hattı , Pennsylvania , Allentown'daki Union Bulvarı'ndaki Western Electric fabrikasındaydı . 1 Ekim 1951'de nokta temaslı germanyum transistör ile üretime başlandı.

Transistörlerin telekomünikasyondaki ilk ticari uygulaması, 1952 Sonbaharında , doğrudan mesafe aramanın (DDD) ilk saha denemesi için kullanılan Englewood, NJ kurulumundaki No. 5 Çapraz Çubuk anahtarlama sisteminin çok frekanslı sinyallemesi için ton üreteçlerinde yapıldı .

1953 yılına gelindiğinde, transistör, işitme cihazları ve telefon santralleri gibi bazı ürünlerde kullanılıyordu , ancak yine de, neme duyarlılık ve germanyum kristallerine bağlı tellerin kırılganlığı gibi daha geniş uygulamasını engelleyen önemli sorunlar vardı. Philco'nun araştırma direktörü Donald G. Fink , transistörün ticari potansiyelinin durumunu bir benzetmeyle özetledi: "Şimdi garip ama gelecek vaat eden sivilceli bir ergen mi? hayal kırıklıklarıyla çevrili mi?"

Yarı iletken şirketleri başlangıçta yarı iletken endüstrisinin ilk yıllarında bağlantı transistörlerine odaklandı . Bununla birlikte, bağlantı transistörü, seri üretim temelinde üretilmesi zor olan ve onu bir dizi özel uygulamayla sınırlayan nispeten hacimli bir cihazdı .

Transistörlü radyolar

Regency TR-1 kullanılan Texas Instruments ' NPN transistörleri dünyanın ilk ticari olarak üretilen oldu transistör radyo .

Tüm transistörlü AM radyo alıcılarının prototipleri gösterildi, ancak gerçekten sadece laboratuvar meraklarıydı. Bununla birlikte, 1950'de Shockley , nokta temaslı transistörden tamamen farklı bir prensipte çalışan , iki kutuplu bağlantı transistörü olarak bilinen radikal olarak farklı bir katı hal amplifikatörü geliştirdi . Morgan Sparks , bipolar bağlantı transistörünü pratik bir cihaz haline getirdi. Bunlar ayrıca , bir satış aracı olarak sınırlı sayıda transistörlü radyo üreten Texas Instruments dahil olmak üzere bir dizi başka elektronik şirketine lisanslandı . Erken transistörler kimyasal olarak kararsızdı ve sadece düşük güçlü, düşük frekanslı uygulamalar için uygundu, ancak transistör tasarımı geliştikçe bu problemler yavaş yavaş aşıldı.

Pratik transistörlü radyolar üreten ilk şirket unvanına hak kazanan çok sayıda kişi var. Texas Instruments , 1952 gibi erken bir tarihte tüm transistörlü AM radyoları göstermişti, ancak performansları eşdeğer pil tüplü modellerin çok altındaydı. Bir çalışılabilir tüm- transistör radyo Ağustos 1953 yılında gösterilmiştir Düsseldorf Alman firması InterMetall tarafından Radyo Fuarı. Herbert Mataré ve Heinrich Welker'in 1948'deki icadına dayalı olarak Intermetall'in el yapımı transistörlerinden dördü ile inşa edildi. Ancak, erken Teksas birimlerinde (ve diğerlerinde) olduğu gibi, yalnızca prototipler üretildi; hiçbir zaman ticari üretime geçmedi.

İlk transistörlü radyo genellikle 1955'te TR-55'i piyasaya süren Sony'ye (başlangıçta Tokyo Tsushin Kogyo) atfedilir. Ancak, IDEA'nın (Endüstriyel Geliştirme Mühendisliği Associates) Regency Bölümü tarafından yapılan Regency TR-1 tarafından eski haline getirilmiştir. ) ilk pratik transistörlü radyo olan Indianapolis, Indiana. TR-1, 18 Ekim 1954'te ilan edildi ve Kasım 1954'te 49.95 ABD Doları'na (2005 yılı dolar cinsinden yaklaşık 361 ABD Doları eşdeğeri) satışa sunuldu ve yaklaşık 150.000 adet sattı.

TR-1, dört Texas NPN transistörü kullandı ve 22,5 voltluk bir pille çalıştırılması gerekiyordu, çünkü erken transistörlerden yeterli radyo frekansı performansı elde etmenin tek yolu, onları toplayıcıdan emitere arıza voltajına yakın çalıştırmaktı . Bu, TR-1'i çalıştırmayı çok pahalı hale getirdi ve ilk MP3 çalarlar gibi , gerçek performansından çok yeniliği veya statü değeri nedeniyle çok daha popülerdi .

Yine de, kayıtsız performansının yanı sıra, TR-1, baskılı devre kartlarını ve o zamanlar mikro-minyatür bileşenler olarak kabul edilenleri kullanan, zamanı için çok gelişmiş bir üründü.

Japon firması Sony'nin kurucu ortağı Masaru Ibuka , Bell Labs, bağlantı transistörlerinin nasıl üretileceğine ilişkin ayrıntılı talimatlar da dahil olmak üzere üretim lisanslarının mevcut olduğunu duyurduğunda Amerika Birleşik Devletleri'ni ziyaret ediyordu. Ibuka, 50.000 dolarlık lisans ücretini ödemek için Japon Maliye Bakanlığı'ndan özel izin aldı ve 1955'te şirket, yeni Sony markası altında kendi beş transistörlü "cep cebi" radyosu TR-55'i tanıttı . Bu ürünü kısa süre sonra daha iddialı tasarımlar izledi, ancak genellikle Sony'nin bir üretim süper gücü olarak büyümesinin başlangıcı olarak kabul ediliyor.

TR-55, birçok yönden Regency TR-1'e oldukça benziyordu, aynı tür 22,5 voltluk pille çalışıyordu ve çok daha pratik değildi. Not: şemaya göre TR-55, 6 voltluk bir besleme kullandı. Çok azı Japonya dışında dağıtıldı. 1957 yılına kadar Sony, standart 9 voltluk pille çalışan ve vakum tüplü taşınabilir cihazlarla rekabet edebilecek çok daha gelişmiş bir tasarım olan çığır açan "TR-63" gömlek cep radyosunu üretmedi. TR-63 aynı zamanda tüm minyatür bileşenleri kullanan ilk transistörlü radyoydu. ("Cep" terimi, Sony'nin satıcılar için büyük boy cepli özel gömlekleri olduğu iddia edildiğinden, bir yorum meselesiydi.)

1955 Chrysler–Philco tüm transistörlü araç radyosu – "Son Dakika Haberleri" radyo yayını duyurusu

Wall Street Journal'ın 28 Nisan 1955 baskısında Chrysler ve Philco, dünyanın ilk tamamen transistörlü araba radyosunu geliştirdiklerini ve ürettiklerini duyurdular. Chrysler, 21 Ekim 1955'te showroom katına çıkan 1956 Chrysler ve Imperial otomobillerinden oluşan yeni serisi için 1955 Sonbaharında, tüm transistörlü araba radyosu Mopar 914HR'yi bir "seçenek" olarak kullanıma sundu. Tüm transistörlü araba radyosu 150 dolarlık bir seçenekti.

1957'de piyasaya sürülen Sony TR-63, transistörlü radyoların kitlesel pazara girmesine yol açan ilk seri üretilen transistörlü radyoydu. TR-63, 1960'ların ortalarında dünya çapında yedi milyon adet satmaya devam etti. TR-63'ün gözle görülür başarısı ile Toshiba ve Sharp Corporation gibi Japon rakipler pazara katıldı. Sony'nin transistörlü radyolardaki başarısı, 1950'lerin sonlarında baskın elektronik teknolojisi olarak vakum tüplerinin yerini transistörlerin almasına yol açtı .

hobi kullanımı

Halkın kullanımına sunulan ilk düşük maliyetli bağlantı transistörü, 1953'ün başlarında Raytheon tarafından her biri 7,60 dolara tanıtılan bir PNP germanyum küçük sinyal birimi olan CK722 idi . 1950'lerde ve 1960'larda, popüler kitap ve dergilerde CK722 transistörünü temel alan yüzlerce hobi elektronik projesi yayınlandı. Raytheon, 1950'lerin ortalarında "Transistör Uygulamaları" ve "Transistör Uygulamaları - Cilt 2" yayınlayarak CK722'nin hobi amaçlı bir elektronik cihaz olarak rolünün genişletilmesine de katıldı.

transistör bilgisayarlar

Dünyanın ilk transistör bilgisayarı Kasım 1953'te Manchester Üniversitesi'nde inşa edildi. Bilgisayar , daha sonra Elektrik Mühendisliği Bölümü'nde araştırma öğrencisi olan ve daha sonra Sussex Üniversitesi'nde Elektronik Mühendisliği Profesörü olan Richard Grimsdale tarafından yapıldı . Makine, STC ve Mullard tarafından küçük miktarlarda yapılan nokta temaslı transistörler kullandı. Bunlar 1920'lerin kristaline ve kedi bıyığına benzeyen iki ince telli tek bir germanyum kristalinden oluşuyordu. Bu transistörler, tek bir transistörün iki kararlı duruma sahip olabilmesi gibi yararlı bir özelliğe sahipti. ... Makinenin gelişimi, transistörlerin güvenilmezliği nedeniyle ciddi şekilde engellendi. 150 watt tüketti.

Metropolitan Vickers Ltd, 1956'da bağlantı transistörlerini (dahili kullanım için) kullanarak tam 200 transistör (& 1300 diyot) tasarımını yeniden inşa etti.

IBM 7070 (1958), IBM 7.090 (1959 tarihli) ve CDC 1604 (1960) transistör dayalı (satışa sunulan ürünleri gibi) ilk bilgisayar idi.

MOSFET (MOS transistörü)

Mohamed Atalla (solda) ve Dawon Kahng (sağda) Kasım 1959'da MOSFET'i icat etti .

Onun silikon üzerine inşa yüzey pasivasyonu yöntemi, Mohamed Atalla geliştirilmiş metal oksit yarıiletken 1950'lerin sonlarında (MOS) işlemi. MOS sürecinin , Bell Laboratuarlarında Dawon Kahng'ın yardımıyla inşa etmeye başladığı ilk çalışan silikon alan etkili transistörü (FET) inşa etmek için kullanılabileceğini önerdi .

MOSFET , kapı (G), gövde (B), kaynak (S) ve tahliye (D) terminallerini gösterir. Kapı gövdeden bir yalıtım tabakası (pembe) ile ayrılmıştır.

Metal oksit yarı iletken alan etkili transistor (MOSFET) Bell Labs atalla ve Kahng tarafından icat edilmiştir. Onlar fabrikasyon Kasım 1959 cihazı ve onun sayesinde erken 1960 yılında "silikon silikon dioksit alan kaynaklı yüzey cihazına" olarak takdim yüksek ölçeklenebilirlik iki kutuplu kavşak transistörleri daha ve çok daha düşük güç tüketimi ve daha yüksek yoğunluk, MOSFET mümkün kıldı 10.000'den fazla transistörün tek bir IC'de entegrasyonuna izin veren yüksek yoğunluklu entegre devreler (IC'ler) oluşturmak .

İlk galyum-arsenid Schottky-geçit alan etkili transistör ( MESFET ) Carver Mead tarafından yapılmış ve 1966'da rapor edilmiştir. Yüzer-kapılı MOSFET'in (FGMOS) ilk raporu 1967'de Dawon Kahng ve Simon Sze tarafından yapılmıştır .

MOSFET o zamandan beri tarihte en çok üretilen cihaz haline geldi. 2018 itibariyle, tahmini olarak toplam 13 sekstilyon MOS transistör üretildi.  

PMOS ve NMOS

Başlangıçta iki tip MOSFET mantığı vardı, PMOS ( p-tipi MOS) ve NMOS ( n-tipi MOS). Başlangıçta, MOSFET icat Her iki tür atalla ve Kahng tarafından geliştirilmiştir imalatı bir ile hem PMOS ve NMOS cihazları 20  mikron işleminde .

CMOS

Yeni bir MOSFET mantığı türü olan CMOS (tamamlayıcı MOS), Chih-Tang Sah ve Frank Wanlass tarafından Fairchild Semiconductor'da icat edildi ve Şubat 1963'te buluşu bir araştırma makalesinde yayınladılar .

Kendinden hizalı kapı

Kendinden hizalanmış kapısı (silikon geçit) MOSFET transistörü Robert Kerwin, tarafından icat edilmiştir Donald Klein 1967 yılında Bell Labs ve John Sarace Fairchild Semiconductor araştırmacılar Federico Faggin ilk geliştirmek ve Tom Klein sonradan kullanılan kendinden hizalanmış geçit MOSFET'lere silikon kapı MOS entegre devresi .

MOSFET ticarileştirme

MOSFET da MOS transistörü olarak bilinen, minyatür ve kullanan geniş bir yelpazesi için seri üretilen olabilir ilk gerçek kompakt transistör oldu. Güç elektroniği , tüketici elektroniği , kontrol sistemleri ve bilgisayarlar dahil olmak üzere daha geniş elektronik endüstrisinde devrim yarattı . MOSFET o zamandan beri bilgisayarlar, elektronikler ve iletişim teknolojisi ( akıllı telefonlar gibi ) dahil olmak üzere dünyadaki en yaygın transistör türü haline geldi . MOS transistörü, kullanılan her mikroişlemcinin , bellek yongasının ve telekomünikasyon devresinin yapı taşı olması nedeniyle "elektronik endüstrisinin beygir gücü" olarak tanımlanmıştır . 2013 itibariyle her gün milyarlarca MOS transistör üretilmektedir.

Entegre devreler

General Microelectronics , 1964 yılında 120 p-kanal transistörden oluşan ilk ticari MOS entegre devrelerini tanıttı . Robert Norman ve Frank Wanlass tarafından geliştirilen 20 bitlik bir kaydırma yazmacıydı . 1967'de Bell Labs araştırmacıları Robert Kerwin, Donald Klein ve John Sarace , Fairchild Semiconductor araştırmacıları Federico Faggin ve Tom Klein'ın ilk silikon kapılı MOS IC'yi geliştirmek için kullandığı kendinden hizalı kapı (silikon kapılı) MOS transistörünü geliştirdi .

1972 yılına gelindiğinde, MOS LSI ( büyük ölçekli entegrasyon ) devreleri, otomobiller , kamyonlar , ev aletleri , iş makineleri , elektronik müzik aletleri , bilgisayar çevre birimleri , yazar kasalar , hesap makineleri, veri iletimi ve telekomünikasyon ekipmanları dahil olmak üzere çok sayıda uygulama için ticarileştirildi .

yarı iletken bellek

İlk modern bellek hücreleri , John Schmidt'in ilk 64-bit MOS SRAM'ı (statik RAM ) tasarladığı 1965 yılında tanıtıldı . 1967'de IBM'den Robert H. Dennard , bir MOSFET kullanarak tek transistörlü DRAM (dinamik RAM) bellek hücresi için bir patent başvurusunda bulundu .

Kayan kapılı MOSFET'in (FGMOS) ilk pratik uygulaması, Dawon Kahng ve Simon Sze'nin yeniden programlanabilir ROM ( salt okunur bellek ) üretmek için kullanılabileceğini önerdiği kayan kapılı bellek hücreleriydi . Kayan kapılı bellek hücreleri daha sonra EPROM (silinebilir programlanabilir ROM), EEPROM (elektrikle silinebilir programlanabilir ROM) ve flash bellek dahil olmak üzere kalıcı bellek (NVM) teknolojilerinin temeli oldu .

Mikroişlemciler

MOSFET her temelidir mikro-işlemci . En eski mikroişlemciler , MOS LSI devreleriyle oluşturulmuş MOS mikroişlemcileriydi. İlk çok çipli mikroişlemciler, 1969'da Dört Fazlı Sistemler AL1 ve 1970'de Garrett AiResearch MP944 , çoklu MOS LSI çipleriyle geliştirildi. İlk ticari tek çipli mikroişlemci olan Intel 4004 , Intel mühendisleri Marcian Hoff ve Stan Mazor ve Busicom mühendisi Masatoshi Shima ile birlikte silikon kapılı MOS IC teknolojisi kullanılarak Federico Faggin tarafından geliştirildi . 1975'te CMOS mikroişlemcilerinin gelişiyle, "MOS mikroişlemcileri" terimi , "CMOS mikroişlemcileri" ve "iki kutuplu bit dilimli işlemciler" ile tezat oluşturan, tamamen PMOS mantığından veya tamamen NMOS mantığından üretilmiş yongaları ifade etmeye başladı .

Cep hesap makineleri

MOS transistörleri tarafından etkinleştirilen en eski etkili tüketici elektroniği ürünlerinden biri elektronik cep hesaplayıcıydı . 1965 yılında Victor 3900 masaüstü hesap makinesi , 29 MOS LSI yongasıyla ilk MOS LSI hesap makinesiydi . 1967'de Texas Instruments Cal-Tech, üç MOS LSI çipli ilk prototip elektronik el hesap makinesiydi ve daha sonra 1970'de Canon Pocketronic olarak piyasaya sürüldü . Sharp QT-8D masaüstü hesap makinesi, seri üretilen ilk LSI MOS hesap makinesiydi. 1969'da ve dört MOS LSI çipi kullanan Sharp EL-8 , 1970'de ilk ticari elektronik elde taşınabilir hesap makinesiydi. İlk gerçek elektronik cep hesap makinesi, tek bir MOS LSI hesap makinesi kullanan Busicom LE-120A HANDY LE idi. bir çip gelen Mostek ve 1971 yılında serbest bırakıldı.

Kişisel bilgisayarlar

1970'lerde MOS mikroişlemci, ev bilgisayarları , mikro bilgisayarlar (mikrolar) ve kişisel bilgisayarlar (PC'ler) için temel oluşturdu. Bu, kişisel bilgisayar devrimi veya mikrobilgisayar devrimi olarak bilinen şeyin başlamasına yol açtı .

Güç elektroniği

Güç MOSFET en yaygın olarak kullanılan bir güç aygıtı dünyada. Göre avantajları iki kutuplu kavşak transistörleri içinde güç elektroniği MOSFET'ler, yüksek anahtarlama hızları sunan AÇIK durumda kalmasını anahtarlamalı güç kayıplarını azaltmak, on-direnişlerin düşürmek için sürücü akımının sürekli akışını gerektiren ve termal kaçak düşük yatkınlık değil sayılabilir. Güç MOSFET'inin güç kaynakları üzerinde etkisi oldu , daha yüksek çalışma frekansları, boyut ve ağırlık azaltma ve artan hacimli üretim sağladı.

Güç elektroniğinde yaygın olarak kullanılan güç MOSFET, 1970'lerin başında geliştirildi. Güç MOSFET, düşük kapı sürücü gücü, hızlı anahtarlama hızı ve gelişmiş paralelleme yeteneği sağlar.

Patentler

  • US 1745175 Julius Edgar Lilienfeld : "Elektrik akımını kontrol etmek için yöntem ve aygıt", ilk olarak 22.10.1925'te Kanada'da dosyalandı ve alan etkili bir transistörü tanımladı 
  • ABD 1900018  Julius Edgar Lilienfeld: 28.03.1928'de dosyalanan "elektrik akımını kontrol eden cihaz", ince film alan etkili transistör
  • GB 439457 Oskar Heil : İlk olarak 02.03.1934 tarihinde Almanya'da dosyalanan "Elektrik yükselticiler ve diğer kontrol düzenekleri ve cihazlarındaki veya bunlarla ilgili iyileştirmeler" 
  • US 2524035 John Bardeen ve diğerleri: "Yarı iletken malzemeler kullanan üç elektrotlu devre elemanı" en eski öncelik 26.02.1948 
  • US 2569347 William Shockley : "Yarı iletken malzeme kullanan devre elemanı" en eski öncelik 26.06.1948 
  • US 3206670 Mohamed Atalla : 03.08.1960'da dosyalanmış, bir MOSFET'i tanımlayan "dielektrik kaplamalara sahip yarı iletken cihazlar" 
  • US 3102230 Dawon Kahng : 03.08.1960'da dosyalanan ve bir MOSFET'i tanımlayan "Elektrik alanı kontrollü yarı iletken cihaz" 

Referanslar

Kitaplar ve edebiyat

Dış bağlantılar