Техника - молодёжи 2008-06, страница 43

_wv^.tm;mag_az[n₁ru_

вольт и с рабочей частотой в мегагерцо-вом диапазоне. Можно ли было представить себе что-то подобное на нью-йорк-ской презентации 1948 г.?

«За исследование полупроводников и открытие транзисторного эффекта», фактически — за создание транзистора У. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттейн в 1956 г. были удостоены Нобелевской премии по физике.

Долгая дорога к началу пути

Сегодня трудно представить, в каком зачаточном состоянии была полупроводниковая наука в годы, когда зарождался транзисторный проект, хотя о полупроводниках к тому времени было известно уже более ста лет. Первое представление о необычности слабопроводящих веществ получил в 1833 г. знаменитый М. Фарадей, обнаруживший, что, в отличие от металлов, сопротивление сернистого свинца при нагревании не возрастает, а падает. В 1874 г. начинающий немецкий электротехник К.Ф. Браун установил, что контакт металлической иглы с кристаллами сернистого цинка, карбида кремния и некоторых других веществ имеет одностороннюю проводимость. Позднее этот эффект использовали для изготовления детекторов радиоволн. В 1973 г. американец У. Смит, проверяя защитные свойства селеновой оболочки электрических кабелей, с удивлением заметил, что при освещении селен перестаёт быть изолятором и начинает проводить электрический ток. И этот эффект нашёл техническое применение: появились фоторезисторы, а также фотоэлементы, генерирующие фотоэдс при засветке (позднее они трансформировались в солнечные батареи).

В 1922 г. замечательное открытие было сделано в нашей стране девятнадцатилетним радиолюбителем Олегом Лосевым, только что начавшим работать в Нижегородской радиолаборатории. Занимаясь карбидокремниевыми детекторами, он обнаружил, что на кристаллах встречаются особые зоны, которые при контактировании проявляют способность к усилению радиосигналов. На таких специфических «детекторах» стали конструировать радиоприёмники без радиоламп, в том числе и гетеродинные. Благодаря публикациям Лосева в Германии и США, его открытие получило всемирную известность, и уже с Запада к нам пришло звучное название «кристадин Лосева». А в 1927 г. он обратил внимание на свечение при-контактной области карбидокремние-вых детекторов и, детально исследовав это явление, фактически открыл инжек-ционную электролюминесценцию полупроводников. На основе «свечения Ло

о

Схема электронной лампы - триода; а - анод, к - катод, с - сетка

к

сева»35 лет спустя начали изготавливать светодиоды.

Вернёмся, однако, к «кристадину»: усилительные способности детекторов были невысоки, параметры нестабильны и невоспроизводимы, поэтому они не могли конкурировать с быстропрогрес-сирующими радиолампами, не вошли в серьёзную радиоаппаратуру и вскоре сошли со сцены. Но в исторической памяти осталось главное: полупроводники могут усиливать радиосигналы. (Трудно удержаться и не сказать двух слов о Лосеве: он так и не закончил университет, но в 1937 г. по представлению академика А.Ф. Иоффе стал без защиты диссертации кандидатом физ.-мат. наук, судьба бесцеремонно перебрасывала его с места на место, а скончался он от истощения на 39-м году жизни, забытый всеми, в блокадном Ленинграде в страшную зиму 1941 —42 гг.)

Она была главной бедой ранних исследований полупроводников, когда использовали только природные материалы, и каждый конкретный кристаллик неизвестно как отличался от других, вроде бы подобных образцов. Более того, сильно различались даже соседние точки одного кристалла. В производстве детекторов к этому приходилось приспосабливаться: их конструкция содержала винт «настройки», с помощью которого игла поднималась и опускалась на кристалл в поисках наиболее чувствительной точки. Таковы были «детские годы» полупроводниковой электроники.

Чтобы от знахарства перейти к медицине, нужна была теория. В 1931 г. двадцатипятилетний англичанин А. Вильсон разработал квантовую модель полупроводника (её назвали

Первый транзистор, созданный в Bell Labs в 1947 г.

«зонной теорией»), которая обосновала такие, теперь уже школьные, понятия, как электроны и дырки в кристаллах, до-норные и акцепторные примеси, запрещённая зона и др. Стала понятна определяющая роль малых концентраций примесей, объяснилась невоспроизводи

мость результатов, обозначились направления поиска «идеальных» полупроводников. Однако ни один из используемых в те годы полупроводников — карбид кремния, селен, закись меди — не подчинялся в полной мере теории Вильсона (интересно, что кремний сам он относил к металлам).

К 1938 г. было разработано несколько теорий выпрямления переменного тока, осуществляемого детекторами. Особенно преуспел в этом немец В. Шоттки, полезные результаты получили англичанин Н. Мотт и Б.И. Давыдов из Ленинградского Физико-технического института (Физ-

На основе «свечения Лосева» 35 лет спустя начали изготавливать светодиоды.