Явление, которое описывается моделью «P-N перехода», лежит в основе полупроводникового диода. Диод – это «кирпичик», с помощью которого создаётся вся вычислительная техника. Любой процессор содержит огромное количество диодов или устройств, использующих принцип диода. Модель «P-N перехода», со всеми сопутствующими составляющими, достаточно груба. Она наглядна, легка в понимании, поэтому обязательна к изучению для всех технологов и разработчиков полупроводниковых приборов. «Грубость» модели заключается в том, что она хорошо срабатывает при создании штучных диодов, а при создании, например, процессора, т.е. устройств с большой концентрацией устройств, использующих p-n переход, необходимо уменьшать размеры всех компонентов и в какой-то момент возникает необходимость переходить к более точному пониманию физических процессов.
В чем же загадка появления P-N перехода?
Для этого надо расмотреть развитие вычислительной техники, которая предшествовала появлению полупроводниковых приборов, по крайней мере, в том виде, в котором преподносят нам учебники.
Как говорят учебники, предшественниками полупроводников были радиолампы. Радиолампа – это современное, обобщенное название достаточно большого семейства устройств. Радиолампа выглядит примерно так - в стеклянной колбе создаётся газовая среда с заданными свойствами, так же имеется несколько электродов, разной формы и разного назначения. Основной принцип – это создание и управление потоком частиц, имеющих заданные свойства. Дополнительные электроды изменяют поток частиц – ускоряют, замедляют, искажают, отклоняют и т.п. В результате на «мишень» оказывается управляемое воздействие. Происходит управляемое изменение физических свойств «мишени». Огромным плюсом ламп является «расчет» одной или нескольких функций и получение результата в аналоговом виде, т.е. результат можно сразу использовать на исполнительных устройствах. Минусы также огромны – колбы хрупки, для работы необходимы высокие напряжения. Не смотря на это лампы и в наши дни находят применение, в усилителях мощности. Среди музыкантов есть поклонники такой аппаратуры.
Как нас убеждают, прогресс происходит следующим образом – сначала количественный рост потом качественный. В случае с лампами, количественный рост заключался в увеличении дополнительных электродов, т.е. увеличение рассчитываемых функций. Дополнительные электроды изготавливались в виде пластинок, решёток, катушек и т.п. Это были уникальные произведения искусства металлообработки. Некоторые экземпляры выглядят интересней корабликов в бутылке. С трудом верится, что такой количественный рост мог привести к появлению новой области знаний – физике твердого тела.
Поток «заряженных частиц» и P-N переход - это абсолютно разные явления.
Для меня всегда очень интересна логика, которой пользовался «пытливый ум», чтобы перенести накопленный опыт работы с газовой средой в процессы происходящие в твёрдом теле.
Рассуждая на эту тему, у меня появилась только одна жизнеспособная версия. В какой- то момент один из электродов частично был погружен в какую то жидкость. После этого было замечено, что сопротивление в одном направлении отличается от сопротивления в встречном направлении, по сути это и есть диод. А как додумались до транзистора, до самого первого прототипа транзистора?
Произошел отказ от устройств выполняющих вычисление больших формул в пользу устройства которое еще надо научить говорить «да» или «нет».
Мне самому с трудом верится в высказанную гипотезу. Неужели такое наблюдение могло привести к появлению новых областей науки и техники. По сути я сейчас пишу благодаря этому.
Хотя в нашей жизни все просто, а разобравшись с простым, сложного не возникнет.