Phenquestions
Рассвет транзисторов
Транзисторы - это полупроводниковые устройства, которые в электронной схеме выполняют две основные функции - усилитель и переключатель. До эры транзисторов электронные лампы преимущественно использовались в качестве усилителя или переключателя в первой половине двадцатого века. Однако высокие требования к рабочему напряжению, высокое энергопотребление и высокое тепловыделение привели к тому, что электронные лампы со временем стали неэффективными и ненадежными. Не говоря уже о том, что эти трубки громоздкие и хрупкие, потому что корпус сделан из стекла. Чтобы решить эту дилемму, разные производители провели годы исследований в поисках подходящей замены.
Наконец, в декабре 1947 года трое физиков из Bell Laboratories успешно изобрели первый рабочий транзистор. Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли потратили годы исследований, чтобы наконец разработать рабочий точечный транзистор. В 1948 году Шокли усовершенствовал устройство, превратив его в транзистор с биполярным переходом, который широко использовался в 1950-х годах. Их изобретение было настолько важным, что Бардин, Браттейн и Шокли были удостоены известной Нобелевской премии в 1956 году.
Эволюция транзисторов
Как и любое другое устройство, транзисторы претерпели несколько нововведений. Еще в конце 1950-х годов германий сыграл решающую роль в разработке транзисторов. Однако транзисторы на основе германия имеют серьезные недостатки, такие как утечка тока и непереносимость температур выше 75 ° C. Кроме того, германий редок и дорог. Это побудило исследователей Bell Labs искать лучшую альтернативу.
Гордон Тил громкое имя в эволюции транзисторов. Американский инженер из Bell Labs, Тил разработал метод производства чистых кристаллов германия, которые будут использоваться в транзисторах на основе германия. Точно так же Тил экспериментировал с кремнием в качестве возможной замены германия. В 1953 году он вернулся в Техас после того, как ему предложили должность директора по исследованиям в Texas Instruments (TI).[1] Используя свой опыт и знания в области полупроводниковых кристаллов, он продолжал работать над очищенным кремнием как заменой германия. В апреле 1954 года Тил и его команда в TI разработали первый кремниевый транзистор, о котором было объявлено миру в мае того же года. Из-за своих превосходных характеристик кремний постепенно вытеснил германий в качестве полупроводника, используемого для транзисторов.
С введением кремниевых транзисторов исследователи из Bell Labs достигли еще одного прорыва, разработав транзистор, который может превзойти по характеристикам транзистор с биполярным переходом. В 1959 году Мохамед Аталла и Давон Канг изобрели полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) с более низким энергопотреблением и большей плотностью, чем биполярный транзистор. Эти ценные характеристики значительно сделали полевой МОП-транзистор, который с тех пор стал самым широко производимым устройством в истории.[2]
Преобразование компьютерных технологий
Изобретение транзисторов также было революционным в миниатюризации компьютеров. Как и в более ранних электронных устройствах, в компьютерах первого поколения в качестве переключателей и усилителей использовались электронные лампы. После появления транзисторов производители также использовали небольшие устройства для создания более эффективных компьютеров меньшего размера. В последующие годы электронные лампы были полностью заменены транзисторами, что привело к появлению второго поколения транзисторных компьютеров.
Первым компьютером, который использовал транзисторы, был Манчестерский университет Транзисторный компьютер. Транзисторный компьютер был построен в качестве прототипа, состоящего из 92-точечных транзисторов и 550 диодов, и был полностью введен в эксплуатацию в 1953 году. В 1955 году была представлена полноразмерная версия этого компьютера с 200-точечными транзисторами и 1300 диодами. Хотя в большинстве схем использовались транзисторы, это устройство не считалось полностью транзисторным компьютером, поскольку в его тактовом генераторе все еще использовались электронные лампы.[3]
В середине 1950-х годов начали появляться похожие машины. Позже проект Манчестерского университета был принят компанией Metropolitan-Vickers, которая в 1956 году произвела семь машин с использованием биполярных переходных транзисторов. Однако устройство, получившее название Метровик 950, не был коммерчески доступен и использовался только внутри компании. Аналогичным образом Bell Labs разработала TRADIC устройство 1954 г,[4] но, как и Транзисторный компьютер, TRADIC использовал электронные лампы в качестве тактовой мощности.
Компьютер управления Burroughs Atlas Mod 1-J1, построенный для ВВС США в 1955 году, был первым компьютером, полностью отказавшим от электронных ламп, и эта модель была первым полностью транзисторным компьютером. MIT также разработал TX-0, собственный транзисторный компьютер в 1956 г. Транзисторные компьютеры начали появляться и в других частях света. Первым устройством, появившимся в Азии, была японская ETL Mark III, выпущен в 1956 г. В DRTE, выпущен в 1957 г., а австрийский Mailüfterl, выпущенные в 1958 году, были первыми транзисторными компьютерами в Канаде и Европе соответственно. В 1959 году Италия также выпустила свой первый транзисторный компьютер Olivetti Elea 9003, который позже стал доступен на частном рынке.[5]
Хотя транзисторные компьютеры появлялись во всем мире в 1950-х годах, они не были коммерчески доступны до 1959 года, когда General Electric выпустила Дженерал Электрик 210. Следовательно, другие производители также представили свои собственные флагманские модели транзисторных компьютеров. В IBM 7070 и RCA 501 были выпущены одни из первых моделей, среди прочих.[6] Этой тенденции следовали и крупные компьютеры. В Филко Трансак модели С-1000 а также С-2000 были одними из первых коммерчески доступных крупномасштабных транзисторных компьютеров.
Эволюция конструкции транзисторов привела к серьезным изменениям в компьютерном дизайне. Производство компьютеров на транзисторах росло со временем, поскольку технология стала коммерчески доступной. В конце концов, интегральные схемы были приняты в 1960-х годах, уступив место третьему поколению компьютеров.
Маленький размер, большие изменения
Транзисторы стали выдающимися с момента их изобретения более 70 лет назад. Эта технология подтолкнула изобретение и развитие многих других электронных устройств. Скромный размер транзистора не скрывает значимости его вклада в развитие технологий. Транзистор, несомненно, изменил облик электронных схем и привел к значительным изменениям в мире, особенно в компьютерных технологиях.
Источники:
[1] Майкл Риордан, «Утраченная история транзистора», 30 апреля 2004 г., https: // спектр.ieee.org / tech-history / Silicone-Revolution / the-lost-history-of-the-transistor Доступно 20 октября 2020 г
[2] Википедия. «История транзистора», N.d., https: // ru.википедия.org / wiki / History_of_the_transistor, дата обращения: 20 октября 2020 г
[3] Википедия. «Транзисторный компьютер», N.d., https: // ru.википедия.org / wiki / Transistor_computer, дата обращения: 20 октября 2020 г
[4] «Транзистор» N.d., http: // www.историякомпьютерных коммуникаций.информация / подтверждающие документы / а.5-транзистор-1947.html по состоянию на 20 октября 2020 г
[5] Википедия. «Транзисторный компьютер», N.d., https: // ru.википедия.org / wiki / Transistor_computer, дата обращения: 20 октября 2020 г
[6] «Транзистор» N.d., http: // www.историякомпьютерных коммуникаций.информация / подтверждающие документы / а.5-транзистор-1947.html по состоянию на 20 октября 2020 г
