Ha a huszadik század
nagy találmányait felsoroljuk, sok esetben a tranzisztor
már eszünkbe sem jut, annyira természetesnek
vesszük, hogy létezik. Ha azonban végiggondoljuk
a mai világban játszott szerepét, könnyen
eljuthatunk akár addig a gondolatig is, hogy a XX. század
legfontosabb találmánya volt ez a miniatûr
alkatrész.
A szilárdtest alapú
egyenirányító létrehozására
az elsô kísérletek már a XIX. században
megkezdôdtek, amikor Ferdinand Braun (1850-1918) német
fizikus ólomszulfid kristályhoz érintett
elektróda segítségével észlelte,
hogy egyenirányító hatás lép
fel egyes esetekben. Felismerését 1874. novemberében
publikálta az "Annalen der Physik und Chemie"
folyóiratban. Kísérletei során azonban
nem sikerült megbízható eszköz létrehozásáig
eljutnia, így egy idô után felhagyott a próbálkozással.
Az egyenirányító elektroncsô feltalálása
után pedig úgy hitte, értelmét vesztette
a jelenség stabil elôállítása.
Az 1920-as évek aztán újra elôtérbe
hozták a szilárdtest alapú egyenirányítás
problémakörét. Ennek háttere kettôs
volt. Egyrészt ekkor jutott el a kvantummechanika arra
a fejlettségi fokra, hogy már meg tudjon magyarázni
bizonyos jelenségeket a kristályos szerkezetû
szilárdtestek esetében. Másrészt
viszont a magasabb frekvenciák használata
melyet elsôsorban a radar továbbfejlesztése
sürgetett ismét elôtérbe hozta
az új típusú diódák létrehozását,
mert itt az elektroncsônek már jelentkeztek a hátrányai.
Hogy az elméleti alapok mennyire elôretörtek,
azt jól példázza, hogy Julius E. Lilienfeld
(1881-1963) már 1926-ban szabadalmaztatta a térvezérlésû
tranzisztor elvét, bár a gyakorlati létrehozásról
még szó sem lehetett.
Az idô múlásával
egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy a
szilárdtest alapú eszközök megismerése
kitartó kutatómunkát igényel. Ezt
ismerte fel a Bell Labor, amikor 1936-ban Mervin Kelly vezetésével
létrehozta a szilárdtestekkel foglalkozó
laboratóriumi csoportot. Négy évi kitartó
munkával Russell Ohl és néhány társa,
köztük Bill Shockley és Jack Scaff eljutottak
odáig, hogy megértették a sziliciumkristály
különleges tulajdonságainak a hatásmechanizmusát
és a kristály megfelelô adalékolásával
pozitív illetve negatív egyenirányító
hatást tudtak elérni. A két hatás
kezdôbetûjérôl kapta tehát nevét
az n és p félvezetô réteg.
A nagy intenzitással folyó kutatásokba ekkor
beleszólt a világtörténelem. A második
világháború kitörése után
nem sokkal a labor kutatói sorban olyan feladatokat kaptak,
melyeknek nem sok közük volt a szilárdtest-fizikához,
viszont megoldásukhoz képzett kutatókra
volt szükség. A háború befejeztével
azonban Mervin Kelly újra összeszedte csapatát
és a korábbi eredmények ismeretében
célirányos kutatásba kezdtek. Úgy
döntöttek, hogy nem érdemes egyszerre sok irányban
elindulni és megosztani erôiket, hanem a két
legegyszerûbb anyagra, a sziliciumra és a germániumra
koncentrálnak. Ezzel párhuzamosan Bill Shockley
pedig a térvezérelt tranzisztor gondolatát
fejleszti tovább.
Az elsô eredmény az volt, hogy John Bardeen eljutott
a térvezérlés részleteinek a megértéséhez.
Ebbôl az is világossá vált, hogy miért
nem sikerült eddig kimérni az elméletileg
már megjósolt hatást. Ehhez ugyanis igen
nagy tisztaságú felszínt kell a szilicium
felületén létrehozni. A felismerést
tett követte és John Bardeen társával,
Walter Brattainnel együtt erre koncentrált. Az eredmény
nem is maradt el: 1947 novemberének végén
megszületett az elsô mûködô eszköz,
amit késôbb tranzisztornak neveztek el.
Mint a képen látható, ez a tranzisztor egyáltalán
nem hasonlít ahhoz, mint amit az ötvenes évektôl
kezdve ismerünk, ez egy pont-kontaktusos eszköz volt.
Az alsó elektróda volt az alap, a bázis
(innen is kapta a nevét). A másik két kivezetés
a germánium kristály feletti csúcson lett
kialakítva, ahol egy fémgallérra kötötték
az egyik elektródát és az ettôl viasszal
elválasztott fémrétegre a másikat.
A belsô fémgallér játszotta a kollektor,
a külsô pedig az emitter szerepét.
Az elsô sikerek után a modellt sikerült némi
finomítással olyan állapotba hozni, hogy
1947. december 16-án a Bell Lab karácsonyi ünnepsége
elôtt bemutatták a kutatóintézet vezetôinek
is. Ezel megszületett a tranzisztor gyakorlatban is mûködô
modellje, de a pont-kontaktus miatt még nem lett belôle
olyan robusztus alkatrész, mint amirôl a fejlesztôk
valójában álmodtak. Ehhez még kellett
egy harmadik személy is, William Shockley.
dr. Bartolits István