История развития физики полупроводников

Часть 1

История развития физики полупроводников начинается в девятнадцатом веке. Именно тогда полупроводники были открыты и выделены в особый класс веществ по совокупности специфических свойств.

Отличное от металлов изменение сопротивления при увеличении температуры (падение, а не рост), эффекты возникновения поперечной электродвижущей силы в магнитном поле (силы, задающей направление движения зарядов) и свечения при прохождении электрического тока через полупроводник - происходящие явления невозможно было объяснить в рамках существующей классической физики, поэтому полупроводники не находили применения в серьёзной технике.

Только с возникновением и развитием квантовой механики начался второй период становления физики полупроводников как науки и создания приборов на основе полупроводниковых материалов. Так как полупроводниковые материалы крайне чувствительны к наличию примесей и дефектов структуры, потребовалось также значительное развитие и совершенствование технологий выращивания чистых монокристаллов.

К сожалению, в этот период электронная лампа занимала твердые позиции в радиотехнике и не давала шансов кристаллическим детекторам.

Изобретение точечного транзистора в 1947 году Бардиным и Браттейном побудило Шокли начать теоретическую разработку гипотетического плоскостного транзистора — работу, которая принесла ему Нобелевскую премию.

Макет точечного транзистора Бардина и Браттейна. Треугольник в центре — прозрачная призма, по рёбрам которой приклеены полоски фольги — выводы коллектора и эмиттера. Базой служит металлическое основание, на котором закреплён германиевый кристалл. Изображение взято из сети интернет.

Только в 1948 был открыт транзисторный эффект (1) и позднее учёными Уильямом Шокли, Джоном Бардиным и Уолтером Браттейном создан первый полупроводниковый триод (транзистор(2)) — аналог усилительной лампы.

Массовое производство германиевых транзисторов на выращенных переходах — первых полноценных биполярных транзисторов «по Шокли» — началось в 1951 году на Western Electric. Их преимуществом было отсутствие накала и работа при низком напряжении.

1) Транзисторный эффект – способность полупроводникового прибора управлять выходными значениями тока или напряжения через изменение входных значений тока или напряжения

2) Транзистор (от англ. transfer – переносить и resistor – сопротивление) – трёхэлектродный полупроводниковый электронный прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом, предназначен для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Состоит он из двух p-n переходов, созданных в одном кристалле.