Техника - молодёжи 2008-06, страница 42

АТЕНТЫ

2008 №06 ТМ

Повседневная жизнь современного человека немыслима без компьютера, телевизора, мобильника, видеокамеры, Интернета. На наших глазах совершается очередной крутой поворот в развитии всей мировой цивилизации — стремительное формирование информационного общества — и происходит это благодаря, в первую очередь, транзистору, изобрё-тенному 60 лет назад.

Базовый элемент

цивили

От презентации — в большую жизнь

В последний день июня 1948 г. ведущая американская телеграфно-телефонная фирма «Белл» представила в Нью-Йорке на суд общественности необычный электронный прибор, изобретённый её сотрудниками. «Его рабочие элементы состоят всего лишь из двух тонких проволочек, прижатых заострёнными концами к кусочку полупроводникового вещества. Вещество усиливает ток, подводимый к нему по одной проволочке, а другая проволочка отводит усиленный ток... Прибор под названием «транзистор» в некоторых случаях можно использовать вместо электронных ламп», —так назавтра было написано об этой презентации в «Нью-Йорк Тайме».

Открытие транзисторного эффекта явилось итогом трёхлетних поисков специальной исследовательской группы, созданной для разработки полупроводникового усилителя. В ней и для её обеспечения бок о бок трудились физики-теоре-тики, экспериментаторы, химики, металловеды, инженеры-радисты, полезно дополнявшие друг друга. Такой мультидис-циплинарный подход был характерен для всех крупных проектов того времени. Поскольку вся радиотехника основывалась исключительно на вакуумных электронных лампах, новый прибор, не содержащий ни вакуумируемого стеклянного баллона, ни подогреваемого катода, естественно заинтриговал учёных. Но хлипкость его конструкции с проволочками («кошачьими усами») и работа с очень малыми токами и лишь в области звуковых частот породили сомнения в широком практическом использовании тран

зистора, кто-то даже посчитал его «умно придуманной рекламной штучкой фирмы «Белл».

Однако в 1948 — 49 гг. из стен всё той же фирмы вышло несколько фундаментальных научных статей, объяснивших принцип действия нового прибора и его большие потенциальные возможности в части усиления, генерирования и коммутации электрических сигналов. А ещё через год первоначальная конструкция «точечного» транзистора уступила место «плоскостному» транзистору, в котором иголочки были заменены р-п-перехода-ми, создаваемыми внутри кристалла полупроводника. Вот теперь преимущества транзистора перед электронными лампами стали очевидными и очень весомыми, новый прибор стал стремительно внедряться в радиотехнику, связь, автоматику, компьютеры.

Первые транзисторные успехи были достигнуты на германии, но этот полупроводник, удобный для экспериментов, не подходил для массового производства из-за своей дороговизны и невысокой рабочей температуры. С середины 1950-х начался переход на широко распространённый в земной коре кремний, который обеспечивал рабочую температуру до 125 — 150°С. Разработка новых конструкций транзисторов велась главным образом в направлении повышения рассеиваемой мощности и рабочей частоты, а в 1960 г. был изобретён принципиально новый тип транзистора со структурой метапл-диэлектрик-полупровод-ник, МДП-транзистор. Чуть ранее, в 1958 — 59 гг., применительно к кремниевым транзисторам была разработана так называемая «планарная техноло

гия», опирающаяся на групповые методы обработки кремниевых пластин (фотолитография, диффузия, окисление и др.) и обеспечивающая исключительную массовость производства высоконадёжных приборов.

Транзисторы стремительно вытесняли электронные лампы, но почти сразу же стало ясно, что они могут дать гораздо больше, принципиально изменить облик электроники. Начиная с 1952 г., едва обозначился плоскостной транзистор, заговорили об интеграции, в 1958 г. была изготовлена первая микросхема, а с 1960 — 61 гг. на основе кремниевой планарной технологии началось их массовое производство. К 1965 — 67 гг. был пройден этап микросхем малой степени интеграции, переход к использованию МДП-транзисторов открыл дорогу БИСам, а после изобретения микропроцессора (1971) визитной карточкой современной электроники стали сверхбольшие интегральные схемы (СБИС).

С возникновением микроэлектроники транзисторы стали «приходить» к потребителю в виде элементов микросхем, но их значимость от этого не уменьшилась, а ещё более возросла, т.к. именно параметры этих элементов и определяют параметры всей микросхемы. Транзисторы современных микросхем по своим минимальным размерам вышли на уровень 30 — 50 нм, тем самым приближая рабочие частоты к терагерцовому диапазону (1 ТГц = 1012 Гц) — вот она реальная на-ноэлектроника. На другом полюсе транзисторного мира находятся приборы электротехнического назначения, способные коммутировать цепи с токами и напряжениями более тысячи ампер и