شصت سال قبل دو دانشمند يک ماه از وقت خود را به انجام پژوهش و آزمايشهايي اختصاص دادند که به عامل شکل گيري جهان مدرن منجر شد.
اين دوره از کار جان باردين (John Bardeen) و والتر براتين (Walter Brattain)، که براي ويليام شاکلي (William Shockley) کار ميکردند، بعدها به نام “ماه معجزه” شناخته شد و نتيجه آن ساخته شدن اولين ترانزيستور فعال بود.
به گفته دکتر آرت راميرز (Art Ramirez) از آزمايشگاههاي بل (Bell Labs) –محل اين اختراع در سال 1947- :” آنها چيزي را به جهان عرضه کردند که به مکانيسم اصلي تمام صنعت الکترونيک تبديل شد. ”
جف کاتز (Jeff Katz)، راهنماي موزه تاريخ کامپيوتر در سيليکون ولي (Silicon Valley) (محلى در سانتاکلاراى کاليفرنيا با گسترده ترين تمرکز تجارت و کار تکنولوژى عالى در جهان) ميگويد:” ترانزيستورها در هواپيما، خودرو، دوربينهاي ديجيتال و فرهاي مايکروويو وجود دارند. درهر خانه حدود 50 تا 100 ميليون ترانزيستور وجود دارد، که شايد اينهم براورد محافظه کارانه اي باشد. زيرا اگر کامپيوتر و دوربينهاي ديجيتال را هم به اين شمارش اضافه کنيد، احتمالا به يک تريليون خواهيد رسيد.”

عصر کامپيوتر

کار ترانزيستور کنترل جريان الکتريسيته در يک مدار است.
جرياني که ميان دو ترمينال- منبع يا source و خروجي يا drain- با ايجاد يک جريان يا ولتاژ به سومين ترمينال که gate نام دارد، کنترل ميشود.
به گفته دکتر راميرز “درست مانند شير آب است. پيچ شير همان gate است و بدنه شير جريان الکترونها را ميان منبع و خروجي کنترل ميکند.
اين وسايل ريز، داراي دو خصوصيت کليدي هستند که آنها را براي مهندسين الکترونيک بسيار جذاب ميکند: آنها سيگنالها را تقويت ميکنند و ميتوانند به عنوان يک سويچ عمل کنند.
قابليت تقويت سيگنال آنها را به وسيله اي محبوب در صنعت ارتباطات و مخابرات تبديل کرده است و امکان تبديل شدن آنها به سويچ يا کليد خاموش و روشن کردن فوري، ترانزيستور را به جزء اصلي صنعت محاسبات و کامپيوتر مبدل نموده است.

سونوتون 1010، اولين محصول ترانزيستوري

ظهور و پيدايش ترانزيستور در جهاني اتفاق افتاد که در حال گذراندن دوره بازسازي و بهبودي پس از جنگ جهاني دوم بود. به گفته کاتز :” در طي جنگ و براي انجام ارتباطات و محاسبات با اهداف نظامي، کارهاي بسياري در زمينه الکترونيک انجام گرفت.”
براي مثال بريتانياييها در دسامبر سال 1943، کلوسوس (Colossus) –اولين کامپيوتر الکترونيک- را ساختند تا پيامهاي مخابره شده توسط فرماندهان عالي آلماني را به دست بياورند.
اين موقعيت با اختراع کامپيوتر انياک (ENIAC) به اوج خود رسيد.
انياک به سال 1946، در دانشگاه پنسيلوانيا راه اندازي شد و اولين کامپيوتر ديجيتال قابل برنامه ريزي بزرگ محسوب ميشد. در اين ماشين نيز مانند کلوسوس به جاي ترانزيستور از لامپ خلاء که والو ترميونيک (thermionic valve) نيز ناميده ميشوند، استفاده شده بود، اين لامپها سازه هاي ظريفي شبيه لامپهاي روشنايي هستند.
جورج اسکاليس (George Scalise) رئيس مجمع صنايع نيمه هادي ميگويد:”[کامپيوتر اوليه] يک اتاق را پرکرده، انرژي عظيمي مصرفي ميکرد و حدود 18000 لامپ خلاء در آن به کار رفته بود، اما قابليتهاي بسيار محدودي داشت. بدون يافتن چيزي يا روشي که بتواند اين دستگاه را با قيمت کمتر، انرژي کمتر، اندازه کوچکتر و کارآمدتر بسازد، ارتقاء اين سيستم امکان نداشت.”

دستگاهي خام

در نتيجه، دانشمندان در سراسر جهان به جستجوي راهکاري جايگزين پرداختند. يکي از اين گروهها، تيم برجسته اي بود که در آزمايشگاههاي تلفن بل واقع در نيوجرسي به کار مشغول بودند.
در آنجا يک نظريه پرداز به نام ويليام شاکلي به رهبري گروه فيزيک جامدات اشتغال داشت که دانشمندان ديگري چون جان باردين و والتر براتين از آن جمله بودند.
شاکلي پس از استخدام باردين، او را در پروژه شناخت و درک فعل و انفعالات الکترونها در سطوح نيمه رسانا به کار گماشت، اما اختلافات شخصي موجب شد که اين کارمند جديد راه و روش خود را پيش بگيرد.
به اين ترتيب باردين که واقعا نميتوانست با شاکلي به تفاهم برسد، به کار با براتين که دانشمندي عمل گرا بود پرداخت.
اين دو بيش از 18 ماه در موقعيتهاي آزمايشي مختلف به بررسي موقعيت سطوح نيمه رساناها پرداختند. به گفته راميرز:” اينها يک سري آزمايش بودند که به شناخت عميقتري از چگونگي ساخت وسيله اي منجر شدند که بتواند واقعا کار سويچ را انجام دهد.”
اين تحقيقات به ماه معجزه اين دو منجر شد و توانستند دو روز قبل از کريسمس 1947، اولين ترانزيستور فعال را به نمايش بگذارند.
اين وسيله 1.25 سانتيمتري که از ژرمانيوم و دو اتصال طلا که به وسيله يک تيغه پلاستيکي در جاي خود نگهداشته شده بودند، شباهت ناچيزي به سويچهاي ظريف و دقيق امروزي داشت.
کاتز درباره اين ترانزيستور اوليه ميگويد:” من يک کپي ساخته شده از روي اين ترانزيستور اوليه که به همان شيوه ساخته شده بود را ديده ام و بايد بگويم که دستگاهي بسيار خام و زمخت بود.”
اولين ترانزيستور که از قطعه اي پلاستيکي پيچيده شده در ورق طلا تشکيل شده است
هرچه که بود، براي مجاب کردن سلسله مراتب روئساي آزمايشگاههاي بل کافي بود و خبر اين اختراع پس از انجام امور ثبت، در اول جولاي 1948 به اطلاع عموم رسانده شد.
اين کار با هياهو و سر و صداي مطبوعاتي فراواني همراه بود و به قول دکتر راميرز “مانند زماني بود که استيو جابز (Steve Jobs) به معرفي آي پاد iPod پرداخت.”
در طي چندسال بعد از اين، شاکلي به اصلاح و تعديل طراحي ترانزيستور پرداخت و آنرا به طرح امروزي آن بسيار نزديکتر کرد.
او چنان سهم بزرگي در اين راه داشت که در سال 1956، يکي از دريافت کنندگان جايزه نوبل مشترک در فيزيک بود.
با اختراع ترانزيستور بسياري از موارد استفاده جديد آن امکان پذير شد. از جمله اولين سمعکهاي ترانزيستوري که توسط کمپاني سونوتون (Sonotone) ساخته شد و با اولين وسيله قابل استفاده عموم-راديو ترانزيستوري- ادامه يافت.
اين راديوها در حدود اندازه يک کتاب جيبي بودند که جايگزين راديوهايي به اندازه يک توستر نان شده بودند.
ترانزيستورها براي تجهيزات ارتشي، تلويزيون و شبکه هاي مخابراتي نيز مورد استفاده قرار گرفتند.
در ابتدا، ترانزيستورها به طور جداگانه ساخته شده و سپس با سيم کشي به يکديگر متصل ميشدند.
اما در سال 1958، جک کيلبي (Jack Kilby)، دانشمندي در کمپاني (Texas Instruments)، مدار مجتمع را اختراع کرد. مداري که در آن تمام اجزاء سازنده در يک بلوک واحد –معمولا سيليکون-قرار ميگرفت.
به اين ترتيب ترانزيستور محل طبيعي خود را پيدا کرده و از آن زمان تا کنون مدام در حال پيشرفت است.
اجزاء سازنده آن که در ابتدا با واحدهاي ميليمتر و حتي سانتيمتر اندازه گيري ميشدند، اکنون در واحد نانومتر (يک ميلياردم متر) سنجيده ميشوند.
براي مثال، نسل بعدي تراشه هاي اينتل (Intel) بيش از صد ميليون ترانزيستور را در محيطي به اندازه يک تمر پست جا داده است.
صنعت سيليکون اکنون داراي ارزشي در حدود 300 ميليارد دلار در سال است و از امور مربوط به کامپوتر و سلامت و بهداشت گرفته تا سرگرمي و ارتباطات جهاني، نقشي کليدي در تمام جنبه هاي زندگي امروز دارد.
به گفته اسکاليس: ” هيچ چيز نميتوانست به اندازه ترانزيستور موجب تحول جهان شود.”
منبع: news.bbc.co.uk hr width="50%">
معرفي پايگاههاي اينترنتي