ट्रांजिस्टर का आविष्कार कब हुआ था? ट्रांजिस्टर का इतिहास

ट्रांजिस्टर अर्धचालक के आधार पर बनाया जाता है। लंबे समय तक उन्हें पहचाना नहीं गया, विभिन्न उपकरणों को बनाने के लिए केवल कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग किया गया। ऐसे उपकरणों के कई नुकसान थे: कम दक्षता, उच्च बिजली की खपत और नाजुकता। अर्धचालकों के गुणों का अध्ययन इलेक्ट्रॉनिक्स के इतिहास में एक महत्वपूर्ण मोड़ था।

विभिन्न पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक चालकता

सभी पदार्थों को, विद्युत धारा संचालित करने की उनकी क्षमता के अनुसार, तीन बड़े समूहों में विभाजित किया गया है: धातु, ढांकता हुआ और अर्धचालक। डाइलेक्ट्रिक्स को यह नाम इसलिए दिया गया है क्योंकि वे व्यावहारिक रूप से धारा का संचालन करने में असमर्थ होते हैं। धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण बेहतर चालकता होती है, जो परमाणुओं के बीच अव्यवस्थित रूप से घूमते हैं। जब कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो ये इलेक्ट्रॉन सकारात्मक क्षमता की ओर बढ़ना शुरू कर देंगे। धातु से करंट प्रवाहित होगा।

अर्धचालक धातुओं की तुलना में बदतर, लेकिन ढांकता हुआ से बेहतर विद्युत धारा संचालित करने में सक्षम हैं। ऐसे पदार्थों में बहुसंख्यक (इलेक्ट्रॉन) तथा अल्पसंख्यक (छिद्र) विद्युत आवेश वाहक होते हैं। क्या ? यह बाहरी परमाणु कक्षक में एक इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति है। छेद सामग्री के माध्यम से घूमने में सक्षम है। विशेष अशुद्धियों, दाता या स्वीकर्ता की सहायता से, प्रारंभिक सामग्री में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की संख्या में उल्लेखनीय वृद्धि करना संभव है। एन-सेमीकंडक्टर को इलेक्ट्रॉनों की अधिकता का उपयोग करके बनाया जा सकता है, और पी-कंडक्टर को छिद्रों की अधिकता का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

डायोड और ट्रांजिस्टर

डायोड n- और p-अर्धचालकों के संयोजन से प्राप्त एक उपकरण है। उन्होंने पिछली सदी के 40 के दशक में रडार के विकास में बहुत बड़ी भूमिका निभाई थी। डब्ल्यू.बी. के नेतृत्व में अमेरिकी कंपनी बेल के कर्मचारियों की एक टीम सक्रिय रूप से इसकी क्षमताओं का अध्ययन कर रही थी। शॉक्ले. ये लोग 1948 में दो संपर्कों को क्रिस्टल से जोड़ते हैं। क्रिस्टल के सिरों पर छोटे तांबे के बिंदु थे। ऐसे उपकरण की क्षमताओं ने इलेक्ट्रॉनिक्स में वास्तविक क्रांति ला दी है। यह पाया गया कि दूसरे संपर्क से गुजरने वाले करंट को पहले संपर्क के इनपुट करंट का उपयोग करके नियंत्रित (बढ़ाया या कमजोर) किया जा सकता है। यह तभी संभव था जब जर्मेनियम क्रिस्टल तांबे की नोकों की तुलना में बहुत पतला होता।

पहले ट्रांजिस्टर में अपूर्ण डिजाइन और कमजोर विशेषताएं थीं। इसके बावजूद वे वैक्यूम ट्यूब से कहीं बेहतर थे। इस आविष्कार के लिए शॉक्ले और उनकी टीम को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। पहले से ही 1955 में, प्रसार ट्रांजिस्टर दिखाई दिए, जिनकी विशेषताएँ जर्मेनियम ट्रांजिस्टर से कई गुना बेहतर थीं।

सामान्य और व्यावसायिक शिक्षा मंत्रालय

रोस्तोव क्षेत्र

माध्यमिक व्यावसायिक शिक्षा का राज्य शैक्षिक संस्थान "नोवोचेरकास्क मैकेनिकल_टेक्नोलॉजिकल कॉलेज आई.एम.ए.डी. TSYURUPY"

"ट्रांजिस्टर के आविष्कार का इतिहास"

परिचय

1. ट्रांजिस्टर के आविष्कार का इतिहास

2. पहला ट्रांजिस्टर

3. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का निर्माण

4. शीत युद्ध और इलेक्ट्रॉनिक्स पर इसका प्रभाव

5. पहला सोवियत ट्रांजिस्टर

6. क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर

7. ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग का दायरा

परिचय

विज्ञान और प्रौद्योगिकी की ऐसी शाखा खोजना कठिन है जो इतनी तेजी से विकसित हुई हो और जिसका मानव जीवन, प्रत्येक व्यक्ति और समग्र रूप से समाज के सभी पहलुओं पर इलेक्ट्रॉनिक्स के रूप में इतना बड़ा प्रभाव पड़ा हो। विज्ञान और प्रौद्योगिकी की एक स्वतंत्र शाखा के रूप में, इलेक्ट्रॉनिक्स का निर्माण इलेक्ट्रॉन ट्यूब की बदौलत हुआ। सबसे पहले, रेडियो संचार, रेडियो प्रसारण, रडार, टेलीविजन दिखाई दिए, फिर इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणाली, कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, आदि। लेकिन इलेक्ट्रॉन ट्यूब के घातक नुकसान हैं: बड़े आयाम, उच्च बिजली की खपत, ऑपरेटिंग मोड में प्रवेश करने में लंबा समय और कम विश्वसनीयता। परिणामस्वरूप, 2-3 दशकों के अस्तित्व के बाद, कई अनुप्रयोगों में ट्यूब इलेक्ट्रॉनिक्स अपनी क्षमताओं की सीमा तक पहुंच गए हैं। वैक्यूम ट्यूब को अधिक कॉम्पैक्ट, किफायती और विश्वसनीय प्रतिस्थापन की आवश्यकता थी। और यह सेमीकंडक्टर ट्रांजिस्टर के रूप में पाया गया। इसके निर्माण को उचित रूप से बीसवीं सदी के वैज्ञानिक और तकनीकी विचारों की सबसे बड़ी उपलब्धियों में से एक माना जाता है, जिसने दुनिया को मौलिक रूप से बदल दिया। इसे भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था, जो 1956 में अमेरिकियों जॉन बार्डीन, वाल्टर ब्रैटन और विलियम शॉक्ले को दिया गया था। लेकिन नोबेल तिकड़ी के पूर्ववर्ती विभिन्न देशों में थे। और ये बात समझ में आती है. ट्रांजिस्टर की उपस्थिति कई उत्कृष्ट वैज्ञानिकों और विशेषज्ञों के कई वर्षों के काम का परिणाम है, जिन्होंने पिछले दशकों में अर्धचालक विज्ञान विकसित किया है। सोवियत वैज्ञानिकों ने इस सामान्य कारण में बहुत बड़ा योगदान दिया। शिक्षाविद् ए.एफ. के सेमीकंडक्टर भौतिकी स्कूल द्वारा बहुत कुछ किया गया है। इओफ़े - अर्धचालक भौतिकी में विश्व अनुसंधान के अग्रणी। 1931 में, उन्होंने भविष्यवाणी शीर्षक के साथ एक लेख प्रकाशित किया: "अर्धचालक - इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए नई सामग्री।" अर्धचालकों के अनुसंधान में उल्लेखनीय योगदान बी.वी. द्वारा किया गया था। कुरचटोव और वी.पी. ज़ुज़े। 1932 में अपने काम "क्यूप्रस ऑक्साइड की विद्युत चालकता के मुद्दे पर" में, उन्होंने दिखाया कि विद्युत चालकता का परिमाण और प्रकार अशुद्धता की एकाग्रता और प्रकृति से निर्धारित होता है। सोवियत भौतिक विज्ञानी वाई.एन. फ्रेनकेल ने अर्धचालकों में युग्मित आवेश वाहकों के उत्तेजना का सिद्धांत बनाया: इलेक्ट्रॉन और छेद। 1931 में, अंग्रेज़ विल्सन "अर्धचालकों के बैंड सिद्धांत" की नींव तैयार करते हुए, अर्धचालक का एक सैद्धांतिक मॉडल बनाने में कामयाब रहे। 1938 में, इंग्लैंड में मॉट, यूएसएसआर में बी. डेविडॉव और जर्मनी में वाल्टर शोट्की ने स्वतंत्र रूप से धातु-अर्धचालक संपर्क की सुधारात्मक कार्रवाई के सिद्धांत का प्रस्ताव रखा। 1939 में, बी. डेविडोव ने "सेमीकंडक्टर्स में रेक्टिफिकेशन का डिफ्यूजन थ्योरी" काम प्रकाशित किया। 1941 में, वी.ई. लश्करेव ने "थर्मल जांच विधि का उपयोग करके बाधा परतों का अध्ययन" लेख प्रकाशित किया और, के.एम. कोसोनोगोवा के साथ सह-लेखन में, लेख "क्यूप्रस ऑक्साइड में वाल्व फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर अशुद्धियों का प्रभाव" प्रकाशित किया। उन्होंने कॉपर-क्यूप्रस ऑक्साइड इंटरफेस पर "बैरियर लेयर" की भौतिकी का वर्णन किया, जिसे बाद में "पी-एन" जंक्शन कहा गया। 1946 में, वी. लोश्केरेव ने अर्धचालकों में नोक्विलिब्रियम धारा वाहकों के द्विध्रुवी प्रसार की खोज की। उन्होंने इंजेक्शन तंत्र की भी खोज की - सबसे महत्वपूर्ण घटना जिसके आधार पर अर्धचालक डायोड और ट्रांजिस्टर संचालित होते हैं। अर्धचालकों के गुणों के अध्ययन में एक महान योगदान आई.वी. कुरचटोव, यू.एम. कुशनिर, एल.डी. लैंडौ, वी.एम. तुचकेविच, जे.एच.आई. अल्फेरोव और अन्य द्वारा किया गया था। इस प्रकार, बीसवीं सदी के चालीसवें दशक के अंत तक, व्यावहारिक कार्य शुरू करने के लिए ट्रांजिस्टर बनाने के सैद्धांतिक आधारों पर काफी गहराई से काम किया गया है।

1. ट्रांजिस्टर के आविष्कार का इतिहास

संयुक्त राज्य अमेरिका में क्रिस्टल एम्पलीफायर बनाने का पहला ज्ञात प्रयास जर्मन भौतिक विज्ञानी जूलियस लिलिएनफेल्ड द्वारा किया गया था, जिन्होंने 1930, 1932 और 1933 में इसका पेटेंट कराया था। कॉपर सल्फाइड पर आधारित तीन एम्पलीफायर विकल्प। 1935 में, जर्मन वैज्ञानिक ऑस्कर हेइल को वैनेडियम पेंटोक्साइड पर आधारित एम्पलीफायर के लिए ब्रिटिश पेटेंट प्राप्त हुआ। 1938 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी पोहल ने गर्म पोटेशियम ब्रोमाइड क्रिस्टल पर आधारित क्रिस्टल एम्पलीफायर का एक कार्यशील उदाहरण बनाया। युद्ध-पूर्व के वर्षों में, जर्मनी और इंग्लैंड में इसी तरह के कई और पेटेंट जारी किए गए थे। इन एम्पलीफायरों को आधुनिक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का प्रोटोटाइप माना जा सकता है। हालाँकि, स्थिर ऑपरेटिंग डिवाइस बनाना संभव नहीं था, क्योंकि उस समय उनके प्रसंस्करण के लिए पर्याप्त शुद्ध सामग्री और प्रौद्योगिकियाँ नहीं थीं। तीस के दशक की पहली छमाही में, पॉइंट ट्रायोड दो रेडियो शौकीनों - कनाडाई लैरी कैसर और तेरह वर्षीय न्यूजीलैंड के स्कूली छात्र रॉबर्ट एडम्स द्वारा बनाए गए थे। जून 1948 में (ट्रांजिस्टर के अनावरण से पहले), जर्मन भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट पोहल और रुडोल्फ हिल्श, जो उस समय फ्रांस में रहते थे, ने एक बिंदु-प्रकार जर्मेनियम ट्रायोड का अपना संस्करण बनाया, जिसे उन्होंने ट्रांज़िट्रॉन कहा। 1949 की शुरुआत में, ट्रांज़िट्रॉन का उत्पादन आयोजित किया गया था; उनका उपयोग टेलीफोन उपकरणों में किया गया था, और वे अमेरिकी ट्रांजिस्टर की तुलना में बेहतर और लंबे समय तक काम करते थे। रूस में 20 के दशक में निज़नी नोवगोरोड में, ओ.वी. लोसेव ने सिलिकॉन और कॉर्बोरंडम की सतह पर तीन से चार संपर्कों की प्रणाली में एक ट्रांजिस्टर प्रभाव देखा। 1939 के मध्य में, उन्होंने लिखा: "...अर्धचालकों के साथ ट्रायोड के समान एक तीन-इलेक्ट्रोड प्रणाली का निर्माण किया जा सकता है," लेकिन वह अपने द्वारा खोजे गए एलईडी प्रभाव से प्रभावित हो गए और इस विचार को लागू नहीं किया। कई सड़कें ट्रांजिस्टर की ओर ले गईं।

ऊपर वर्णित ट्रांजिस्टर परियोजनाओं और नमूनों के उदाहरण प्रतिभाशाली या भाग्यशाली लोगों के विचारों के स्थानीय विस्फोट के परिणाम थे, जिन्हें पर्याप्त आर्थिक और संगठनात्मक समर्थन नहीं मिला और उन्होंने इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में गंभीर भूमिका नहीं निभाई। जे. बार्डीन, डब्ल्यू. ब्रैटन और डब्ल्यू. शॉक्ले ने खुद को बेहतर स्थिति में पाया। उन्होंने बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं में पर्याप्त वित्तीय और भौतिक सहायता के साथ दुनिया के एकमात्र उद्देश्यपूर्ण दीर्घकालिक (5 वर्ष से अधिक) कार्यक्रम पर काम किया, जो उस समय संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे शक्तिशाली और ज्ञान-गहन प्रयोगशालाओं में से एक थी। उनका काम तीस के दशक के उत्तरार्ध में शुरू हुआ, काम का नेतृत्व जोसेफ बेकर ने किया, जिन्होंने उच्च योग्य सिद्धांतकार डब्ल्यू. शॉक्ले और प्रतिभाशाली प्रयोगकर्ता डब्ल्यू. ब्रैटन को अपनी ओर आकर्षित किया। 1939 में, शॉक्ले ने सेमीकंडक्टर (कॉपर ऑक्साइड) के एक पतले वेफर पर बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाकर उसकी चालकता को बदलने का विचार सामने रखा। यह कुछ हद तक यू. लिलिएनफेल्ड के पेटेंट और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर दोनों की याद दिलाता है जो बाद में बनाया गया और व्यापक हो गया। 1940 में, शॉक्ले और ब्रैटन ने अपने शोध को सरल तत्वों जर्मेनियम और सिलिकॉन तक सीमित करने का भाग्यशाली निर्णय लिया। हालाँकि, सॉलिड-स्टेट एम्पलीफायर बनाने के सभी प्रयास विफल रहे, और पर्ल हार्बर (संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए द्वितीय विश्व युद्ध की व्यावहारिक शुरुआत) के बाद उन्हें रोक दिया गया। शॉक्ले और ब्रैटन को रडार पर काम करने वाले एक अनुसंधान केंद्र में भेजा गया था। 1945 में, दोनों बेल लैब्स में लौट आये। वहां, शॉक्ले के नेतृत्व में, ठोस-अवस्था उपकरणों पर काम करने के लिए भौतिकविदों, रसायनज्ञों और इंजीनियरों की एक मजबूत टीम बनाई गई थी। इसमें डब्ल्यू. ब्रैटन और सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी जे. बार्डीन शामिल थे। शॉक्ले ने समूह को अपने युद्ध-पूर्व विचार के कार्यान्वयन की ओर उन्मुख किया। लेकिन डिवाइस ने हठपूर्वक काम करने से इनकार कर दिया, और शॉक्ले ने, बार्डीन और ब्रैटन को इसे पूरा करने का निर्देश दिया, व्यावहारिक रूप से इस विषय से खुद को दूर रखा। दो साल की कड़ी मेहनत के परिणाम नकारात्मक ही आये। बार्डीन ने सुझाव दिया कि अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को निकट-सतह क्षेत्रों में मजबूती से जमा किया गया और बाहरी क्षेत्र की जांच की गई। इस परिकल्पना ने आगे की कार्रवाई के लिए प्रेरित किया। अर्धचालक की पतली सतह परत को स्थानीय रूप से प्रभावित करने की कोशिश करते हुए, फ्लैट नियंत्रण इलेक्ट्रोड को एक टिप से बदल दिया गया था।

एक दिन, ब्रैटन ने गलती से दो सुई के आकार के इलेक्ट्रोड को जर्मेनियम की सतह पर लगभग एक साथ ला दिया, और आपूर्ति वोल्टेज की ध्रुवीयता को भी मिला दिया, और अचानक एक इलेक्ट्रोड की धारा का दूसरे इलेक्ट्रोड की धारा पर प्रभाव देखा। बार्डिन ने तुरंत गलती की सराहना की। और 16 दिसंबर, 1947 को उन्होंने एक सॉलिड-स्टेट एम्पलीफायर लॉन्च किया, जिसे दुनिया का पहला ट्रांजिस्टर माना जाता है। इसे बहुत सरलता से डिजाइन किया गया था - एक जर्मेनियम प्लेट एक धातु इलेक्ट्रोड सब्सट्रेट पर रखी गई थी, जिसके खिलाफ दो निकट दूरी वाले (10-15 माइक्रोन) संपर्क टिके हुए थे। ये संपर्क मूल रूप से बनाए गए थे. सोने की पन्नी में लपेटा हुआ एक त्रिकोणीय प्लास्टिक चाकू, त्रिकोण के शीर्ष पर एक रेजर से आधा काटा गया। त्रिकोण को एक घुमावदार पेपर क्लिप से बने विशेष स्प्रिंग के साथ जर्मेनियम प्लेट के खिलाफ दबाया गया था। एक सप्ताह बाद, 23 दिसंबर, 1947 को, डिवाइस को कंपनी के प्रबंधन के सामने प्रदर्शित किया गया, इस दिन को ट्रांजिस्टर की जन्म तिथि माना जाता है। शॉक्ले को छोड़कर हर कोई परिणाम से खुश था: यह पता चला कि वह, जो सेमीकंडक्टर एम्पलीफायर की कल्पना करने वाले पहले व्यक्ति थे, ने विशेषज्ञों के एक समूह का नेतृत्व किया और उन्हें सेमीकंडक्टर्स के क्वांटम सिद्धांत पर व्याख्यान दिया, उन्होंने इसके निर्माण में भाग नहीं लिया। और ट्रांजिस्टर उस तरह से नहीं निकला जैसा शॉक्ले ने चाहा था: द्विध्रुवीय, क्षेत्र-प्रभाव नहीं। इसलिए, वह "स्टार" पेटेंट में सह-लेखकत्व का दावा नहीं कर सके। उपकरण ने काम किया, लेकिन यह अजीब सा डिज़ाइन आम जनता को नहीं दिखाया जा सका। हमने लगभग 13 मिमी व्यास वाले धातु सिलेंडर के रूप में कई ट्रांजिस्टर बनाए। और उन पर एक "ट्यूबलेस" रेडियो रिसीवर इकट्ठा किया। 30 जून, 1948 को, एक नए उपकरण - एक ट्रांजिस्टर (अंग्रेजी ट्रांसवर रेसिस्टर से - प्रतिरोध ट्रांसफार्मर) की आधिकारिक प्रस्तुति न्यूयॉर्क में हुई। लेकिन विशेषज्ञों ने तुरंत इसकी क्षमताओं की सराहना नहीं की। पेंटागन के विशेषज्ञों ने ट्रांजिस्टर को केवल वृद्ध लोगों के लिए श्रवण यंत्रों में उपयोग करने की "सज़ा" दी। इसलिए सेना की निकट दृष्टि ने ट्रांजिस्टर को वर्गीकृत होने से बचा लिया। प्रस्तुति पर लगभग किसी का ध्यान नहीं गया; ट्रांजिस्टर के बारे में केवल कुछ पैराग्राफ न्यूयॉर्क टाइम्स में "रेडियो समाचार" अनुभाग में पृष्ठ 46 पर दिखाई दिए। यह 20वीं सदी की महानतम खोजों में से एक का दुनिया के सामने आना था। यहां तक ​​कि वैक्यूम ट्यूब के निर्माताओं ने भी, जिन्होंने अपने कारखानों में लाखों का निवेश किया था, ट्रांजिस्टर की उपस्थिति में कोई खतरा नहीं देखा। बाद में, जुलाई 1948 में इस आविष्कार के बारे में जानकारी द फिजिकल रिव्यू में छपी। लेकिन कुछ समय बाद ही विशेषज्ञों को एहसास हुआ कि एक भव्य घटना घटी है जिसने दुनिया में प्रगति के आगे विकास को निर्धारित किया है। बेल लैब्स ने तुरंत इस क्रांतिकारी आविष्कार के लिए पेटेंट दायर किया, लेकिन तकनीक के साथ कई समस्याएं थीं। पहला ट्रांजिस्टर, जो 1948 में बिक्री के लिए आया था, आशावाद को प्रेरित नहीं करता था - जैसे ही आपने उन्हें हिलाया, लाभ कई बार बदल गया, और गर्म होने पर, उन्होंने पूरी तरह से काम करना बंद कर दिया। लेकिन लघु आकार में उनकी कोई बराबरी नहीं थी। कम सुनने वाले लोगों के लिए उपकरणों को चश्मे के फ्रेम में रखा जा सकता है! यह महसूस करते हुए कि यह अपने आप सभी तकनीकी समस्याओं से निपटने में सक्षम होने की संभावना नहीं है, बेल लैब्स ने एक असामान्य कदम उठाने का फैसला किया। 1952 की शुरुआत में, इसने घोषणा की कि यह ट्रांजिस्टर के निर्माण के अधिकार पूरी तरह से किसी भी कंपनी को हस्तांतरित कर देगा जो नियमित पेटेंट शुल्क के बदले $ 25,000 की मामूली राशि का भुगतान करने को तैयार है, और इसने ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी में प्रशिक्षण पाठ्यक्रम की पेशकश की, जिससे प्रौद्योगिकी को पूरे देश में फैलाने में मदद मिली। दुनिया। इस लघु उपकरण का महत्व धीरे-धीरे स्पष्ट होता गया। ट्रांजिस्टर निम्नलिखित कारणों से आकर्षक निकला: यह सस्ता, छोटा, टिकाऊ था, कम बिजली की खपत करता था और तुरंत चालू हो जाता था (लैंप को गर्म होने में लंबा समय लगता था)। 1953 में, पहला वाणिज्यिक ट्रांजिस्टरीकृत उत्पाद बाजार में आया - एक श्रवण यंत्र (इस मामले में अग्रणी सेंट्रलैब के जॉन किल्बी थे, जिन्होंने कुछ साल बाद दुनिया की पहली सेमीकंडक्टर चिप बनाई थी), और अक्टूबर 1954 में, पहला ट्रांजिस्टर रेडियो, रीजेंसी TR1, इसमें केवल चार जर्मेनियम ट्रांजिस्टर का उपयोग किया गया था। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी उद्योग ने तुरंत नए उपकरणों में महारत हासिल करना शुरू कर दिया, जिनमें पहला आईबीएम था। प्रौद्योगिकी की उपलब्धता का फल मिला - दुनिया तेजी से बदलने लगी।

3. द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का निर्माण

महत्वाकांक्षी डब्ल्यू. शॉक्ले के लिए, जो कुछ हुआ उससे उनकी रचनात्मक ऊर्जा में ज्वालामुखी विस्फोट हुआ। हालाँकि जे. बार्डीन और डब्ल्यू. ब्रैटन को गलती से क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर नहीं मिला, जैसा कि शॉक्ले ने योजना बनाई थी, लेकिन एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर प्राप्त हुआ, उन्होंने तुरंत पता लगा लिया कि उन्होंने क्या किया है। शॉक्ले ने बाद में अपने "पवित्र सप्ताह" को याद किया, जिसके दौरान उन्होंने इंजेक्शन का सिद्धांत बनाया और नए साल की पूर्व संध्या पर विदेशी सुइयों के बिना एक समतल द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का आविष्कार किया। कुछ नया बनाने के लिए, शॉक्ले ने उस चीज़ पर नए सिरे से नज़र डाली जो लंबे समय से ज्ञात थी - बिंदु और समतल अर्धचालक डायोड पर, एक समतल "पी - एन" जंक्शन के संचालन की भौतिकी पर, जो सैद्धांतिक विश्लेषण के लिए आसानी से उत्तरदायी है। चूँकि एक बिंदु-बिंदु ट्रांजिस्टर में दो बहुत करीबी डायोड होते हैं, शॉक्ले ने समान रूप से करीबी प्लानर डायोड की एक जोड़ी का सैद्धांतिक अध्ययन किया और दो "पी - एन" जंक्शन वाले अर्धचालक क्रिस्टल में एक प्लेनर द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के सिद्धांत का आधार बनाया। . पॉइंट ट्रांजिस्टर की तुलना में प्लेनर ट्रांजिस्टर के कई फायदे हैं: वे सैद्धांतिक विश्लेषण के लिए अधिक सुलभ हैं, उनमें शोर का स्तर कम है, अधिक शक्ति प्रदान करते हैं और, सबसे महत्वपूर्ण बात, मापदंडों और विश्वसनीयता की उच्च पुनरावृत्ति है। लेकिन, शायद, उनका मुख्य लाभ आसानी से स्वचालित तकनीक थी, जिसने स्प्रिंग-लोडेड सुइयों के निर्माण, स्थापना और स्थिति के जटिल संचालन को समाप्त कर दिया, और उपकरणों के और अधिक लघुकरण को भी सुनिश्चित किया। 30 जून, 1948 को बेल लैब्स के न्यूयॉर्क कार्यालय में आविष्कार को पहली बार कंपनी के प्रबंधन के सामने प्रदर्शित किया गया था। लेकिन यह पता चला कि बड़े पैमाने पर उत्पादित प्लेनर ट्रांजिस्टर बनाना बिंदु-प्रकार की तुलना में कहीं अधिक कठिन है। ब्रैटन और बार्डीन ट्रांजिस्टर एक अत्यंत सरल उपकरण है। इसका एकमात्र अर्धचालक घटक अपेक्षाकृत शुद्ध और फिर काफी सुलभ जर्मेनियम का एक टुकड़ा था। लेकिन चालीस के दशक के अंत में प्लेनर ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए आवश्यक डोपिंग अर्धचालकों की तकनीक अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में थी, इसलिए बड़े पैमाने पर उत्पादित शॉक्ले ट्रांजिस्टर का उत्पादन केवल 1951 में संभव था। 1954 में, बेल लैब्स विकसित हुई ऑक्सीकरण, फोटोलिथोग्राफी, प्रसार की प्रक्रियाएं, जो कई वर्षों से अर्धचालक उपकरण उत्पादन का आधार बन गई हैं।

बार्डीन और ब्रैटन का पॉइंट ट्रांजिस्टर निश्चित रूप से वैक्यूम ट्यूब की तुलना में बहुत आगे है। लेकिन यह माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स का आधार नहीं बन सका; इसका जीवन छोटा था, लगभग 10 वर्ष। शॉक्ले को तुरंत समझ आ गया कि उनके सहयोगियों ने क्या किया है और उन्होंने द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का एक समतल संस्करण बनाया, जो आज भी जीवित है और जब तक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स मौजूद है तब तक जीवित रहेगा। 1951 में उन्हें इसके लिए पेटेंट प्राप्त हुआ। और 1952 में, डब्ल्यू शॉक्ले ने एक फ़ील्ड-इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर बनाया, जिसका उन्होंने पेटेंट भी कराया। इसलिए उन्होंने ईमानदारी से नोबेल पुरस्कार में अपनी भागीदारी अर्जित की।

ट्रांजिस्टर निर्माताओं की संख्या स्नोबॉल की तरह बढ़ी। बेल लैब्स, शॉक्ले सेमीकंडक्टर, फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर, वेस्टर्न इलेक्ट्रिक, जीएसआई (दिसंबर 1951 टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स से), मोटोरोला, टोक्यो कजिन (1958 सोनी से), एनईसी और कई अन्य।

1950 में, GSI ने पहला सिलिकॉन ट्रांजिस्टर विकसित किया, और 1954 में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स में परिवर्तित होकर, इसका बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हुआ।

4. शीत युद्ध और इलेक्ट्रॉनिक्स पर इसका प्रभाव

द्वितीय विश्व युद्ध की समाप्ति के बाद विश्व दो शत्रु खेमों में विभाजित हो गया। 1950-1953 में इस टकराव के परिणामस्वरूप प्रत्यक्ष सैन्य संघर्ष हुआ - कोरियाई युद्ध। वास्तव में, यह संयुक्त राज्य अमेरिका और यूएसएसआर के बीच एक छद्म युद्ध था। उसी समय, संयुक्त राज्य अमेरिका यूएसएसआर के साथ सीधे युद्ध की तैयारी कर रहा था। 1949 में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने अब प्रकाशित योजना "ऑपरेशन ड्रॉपशॉट" विकसित की, जो वास्तव में तृतीय विश्व युद्ध, एक थर्मोन्यूक्लियर युद्ध की योजना थी। योजना में 1 जनवरी, 1957 को यूएसएसआर पर सीधे हमले का प्रावधान था। एक महीने के भीतर, हमारे सिर पर 300 50-किलोटन परमाणु और 200,000 पारंपरिक बम गिराने की योजना बनाई गई थी। इसे प्राप्त करने के लिए, योजना में विशेष बैलिस्टिक मिसाइलों, परमाणु पनडुब्बियों, विमान वाहक और बहुत कुछ का विकास शामिल था। इस प्रकार संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा शुरू की गई एक अभूतपूर्व हथियारों की होड़ शुरू हुई, जो पिछली शताब्दी के उत्तरार्ध में जारी रही और अब भी, इतनी स्पष्ट रूप से नहीं, जारी है। इन परिस्थितियों में, हमारा देश, जिसने नैतिक और आर्थिक रूप से अभूतपूर्व चार साल का युद्ध झेला और भारी प्रयासों और बलिदानों की कीमत पर जीत हासिल की, को अपनी और सहयोगियों की सुरक्षा सुनिश्चित करने में नई बड़ी समस्याओं का सामना करना पड़ा। युद्ध से थके हुए और भूखे लोगों से संसाधनों को अलग करके, नवीनतम प्रकार के हथियार बनाना और निरंतर युद्ध की तैयारी में एक विशाल सेना बनाए रखना तत्काल आवश्यक था। इस तरह परमाणु और हाइड्रोजन बम, अंतरमहाद्वीपीय मिसाइलें, एक मिसाइल रक्षा प्रणाली और बहुत कुछ बनाया गया। देश की रक्षा क्षमता सुनिश्चित करने में हमारी सफलताओं और एक कुचल जवाबी हमले की वास्तविक संभावना ने संयुक्त राज्य अमेरिका को ड्रॉपशॉट योजना और इसके जैसे अन्य के कार्यान्वयन को छोड़ने के लिए मजबूर किया। शीत युद्ध के परिणामों में से एक विरोधी पक्षों का लगभग पूर्ण आर्थिक और सूचनात्मक अलगाव था। आर्थिक और वैज्ञानिक संबंध बहुत कमजोर थे, और रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण उद्योगों और नई प्रौद्योगिकियों के क्षेत्र में वे व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित थे। ज्ञान के किसी भी क्षेत्र में महत्वपूर्ण खोजें, आविष्कार और नए विकास जिनका उपयोग सैन्य प्रौद्योगिकी में किया जा सकता है या आर्थिक विकास में योगदान दिया जा सकता है, को वर्गीकृत किया गया। उन्नत प्रौद्योगिकियों, उपकरणों और उत्पादों की आपूर्ति निषिद्ध थी। परिणामस्वरूप, सोवियत अर्धचालक विज्ञान और उद्योग लगभग पूर्ण अलगाव की स्थितियों में विकसित हुआ, संयुक्त राज्य अमेरिका, पश्चिमी यूरोप और फिर जापान में इस क्षेत्र में जो कुछ भी किया जा रहा था, उससे एक आभासी नाकाबंदी हो गई। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि सोवियत विज्ञान और उद्योग ने कई क्षेत्रों में तब दुनिया में अग्रणी स्थान हासिल किया था। कोरियाई युद्ध में हमारे लड़ाके अमेरिकी से बेहतर थे, हमारी मिसाइलें सबसे शक्तिशाली थीं, उन वर्षों में अंतरिक्ष में हम बाकियों से आगे थे, 1 मिलियन ऑप्स से अधिक प्रदर्शन वाला दुनिया का पहला कंप्यूटर हमारा था, हमने बनाया संयुक्त राज्य अमेरिका से पहले एक हाइड्रोजन बम, एक बैलिस्टिक हमारी मिसाइल रक्षा प्रणाली मिसाइल को मार गिराने वाली पहली थी, आदि। इलेक्ट्रॉनिक्स में पिछड़ने का मतलब विज्ञान और प्रौद्योगिकी की अन्य सभी शाखाओं को पीछे खींचना है। यूएसएसआर में सेमीकंडक्टर प्रौद्योगिकी के महत्व को अच्छी तरह से समझा गया था, लेकिन इसके विकास के तरीके और तरीके संयुक्त राज्य अमेरिका की तुलना में भिन्न थे। देश के नेतृत्व ने महसूस किया कि विश्वसनीय, छोटे आकार के इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा नियंत्रित रक्षा प्रणालियों के विकास के माध्यम से शीत युद्ध में टकराव हासिल किया जा सकता है। 1959 में, अलेक्जेंड्रोव्स्की, ब्रांस्क, वोरोनिश, रिज़स्की आदि जैसे सेमीकंडक्टर उपकरणों के कारखानों की स्थापना की गई। जनवरी 1961 में, सीपीएसयू की केंद्रीय समिति और यूएसएसआर के मंत्रिपरिषद का संकल्प "सेमीकंडक्टर के विकास पर" उद्योग" को अपनाया गया, जो कीव, मिन्स्क, येरेवन, नालचिक और अन्य शहरों में कारखानों और अनुसंधान संस्थानों के निर्माण के लिए प्रदान किया गया। इसके अलावा, पहले अर्धचालक उद्योग उद्यमों के निर्माण का आधार ऐसे परिसर थे जो इन उद्देश्यों के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त थे (रीगा में एक वाणिज्यिक तकनीकी स्कूल की इमारतें, नोवगोरोड में सोवियत पार्टी स्कूल, ब्रांस्क में एक पास्ता फैक्ट्री, वोरोनिश में एक कपड़े की फैक्ट्री, ज़ापोरोज़े में एक एटेलियर, आदि)। लेकिन आइए बुनियादी बातों पर वापस जाएं।

5. प्रथम सोवियत ट्रांजिस्टर

ट्रांजिस्टर के आविष्कार से पहले के वर्षों में, यूएसएसआर में जर्मेनियम और सिलिकॉन डिटेक्टरों के निर्माण में महत्वपूर्ण प्रगति हुई थी। इन कार्यों में, निकट-संपर्क क्षेत्र में एक अतिरिक्त सुई डालकर उसका अध्ययन करने के लिए एक मूल तकनीक का उपयोग किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप एक कॉन्फ़िगरेशन बनाया गया था जो बिल्कुल एक बिंदु-बिंदु ट्रांजिस्टर की नकल करता था। कभी-कभी मापों से ट्रांजिस्टर विशेषताओं (एक "पी-एन" जंक्शन का पास के दूसरे पर प्रभाव) का पता चलता था, लेकिन उन्हें यादृच्छिक और अरुचिकर विसंगतियों के रूप में खारिज कर दिया गया था। कुछ मायनों में हमारे शोधकर्ता अमेरिकी विशेषज्ञों से कमतर थे; उनके पास केवल एक चीज की कमी थी - ट्रांजिस्टर पर ध्यान केंद्रित करने की, और महान खोज उनके हाथ से निकल गई। 1947 से, सेमीकंडक्टर एम्पलीफायरों के क्षेत्र में केंद्रीय अनुसंधान संस्थान-108 (प्रयोगशाला एस.जी. कलाश्निकोव) और अनुसंधान संस्थान-160 (अनुसंधान संस्थान "इस्तोक", फ्रायज़िनो, ए.वी. कसीसिलोव की प्रयोगशाला) में गहन कार्य किया गया। 1948 में, ए.वी. कसीसिलोव के समूह, जिसने रडार स्टेशनों के लिए जर्मेनियम डायोड विकसित किया, ने भी ट्रांजिस्टर प्रभाव प्राप्त किया और इसे समझाने की कोशिश की। इसके बारे में, दिसंबर 1948 में "बुलेटिन ऑफ इंफॉर्मेशन" पत्रिका में, उन्होंने एक लेख "क्रिस्टलीय ट्रायोड" प्रकाशित किया - ट्रांजिस्टर के बारे में यूएसएसआर में पहला प्रकाशन। आइए याद करें कि संयुक्त राज्य अमेरिका में ट्रांजिस्टर के बारे में "द फिजिकल रिव्यू" पत्रिका में पहला प्रकाशन जुलाई 1948 में हुआ था। कसीसिलोव के समूह के काम के परिणाम स्वतंत्र और लगभग एक साथ थे। इस प्रकार, यूएसएसआर में वैज्ञानिक और प्रायोगिक आधार एक सेमीकंडक्टर ट्रायोड के निर्माण के लिए तैयार किया गया था (शब्द "ट्रांजिस्टर" को 60 के दशक के मध्य में रूसी भाषा में पेश किया गया था) और पहले से ही 1949 में, ए.वी. कसीसिलोव की प्रयोगशाला विकसित की गई थी और पहले सोवियत पॉइंट जर्मेनियम ट्रायोड C1 - C4 को बड़े पैमाने पर उत्पादन में स्थानांतरित किया गया। 1950 में, लेबेडेव फिजिकल इंस्टीट्यूट (बी.एम. वुल, ए.वी. रज़ानोव, वी.एस. वाविलोव, आदि), लेनिनग्राद फिजिक्स इंस्टीट्यूट (वी.एम. टुचकेविच, डी.एन. नास्लेडोव) और आईआरई एएस यूएसएसआर (एस.जी. कलाश्निकोव, एन.ए.) में जर्मेनियम ट्रायोड के नमूने विकसित किए गए थे। पेनिन, आदि)।

मई 1953 में, एक विशेष अनुसंधान संस्थान (एनआईआई-35, बाद में पल्सर अनुसंधान संस्थान) का गठन किया गया और सेमीकंडक्टर्स पर अंतरविभागीय परिषद की स्थापना की गई। 1955 में, लेनिनग्राद में स्वेतलाना संयंत्र में ट्रांजिस्टर का औद्योगिक उत्पादन शुरू हुआ और संयंत्र में अर्धचालक उपकरणों के विकास के लिए एक ओकेबी बनाया गया। 1956 में, एक पायलट प्लांट के साथ मॉस्को NII-311 का नाम बदलकर ऑप्ट्रोन प्लांट के साथ सफायर साइंटिफिक रिसर्च इंस्टीट्यूट कर दिया गया और सेमीकंडक्टर डायोड और थाइरिस्टर के विकास पर फिर से ध्यान केंद्रित किया गया। 50 के दशक के दौरान, देश में प्लेनर ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए कई नई प्रौद्योगिकियां विकसित की गईं: मिश्र धातु, मिश्र धातु-प्रसार, मेसा-प्रसार। यूएसएसआर का सेमीकंडक्टर उद्योग काफी तेजी से विकसित हुआ: 1955 में 96 हजार, 1957 में 2.7 मिलियन और 1966 में 11 मिलियन से अधिक ट्रांजिस्टर का उत्पादन किया गया। और यह सिर्फ शुरुआत थी।

6. फ़ील्ड ट्रांजिस्टर

पहला क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर 1926/30, 1928/32 में संयुक्त राज्य अमेरिका में पेटेंट कराया गया था। और 1928/33 लिलिएनफेल्ड इन पेटेंट के लेखक हैं। उनका जन्म 1882 में पोलैंड में हुआ था। 1910 से 1926 तक वह लीपज़िग विश्वविद्यालय में प्रोफेसर थे। 1926 में, वह संयुक्त राज्य अमेरिका में आ गये और पेटेंट के लिए आवेदन किया। लिलिएनफेल्ड द्वारा प्रस्तावित ट्रांजिस्टर को उत्पादन में नहीं डाला गया था। लिलिएनफेल्ड के आविष्कार की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि उन्होंने इलेक्ट्रोस्टैटिक्स पर आधारित चालकता मॉड्यूलेशन के सिद्धांत पर ट्रांजिस्टर के संचालन को समझा। पेटेंट विनिर्देश में कहा गया है कि सेमीकंडक्टर चैनल के एक पतले क्षेत्र की चालकता एक इनपुट ट्रांसफार्मर के माध्यम से गेट पर भेजे गए इनपुट सिग्नल द्वारा नियंत्रित होती है। 1935 में, जर्मन आविष्कारक ओ. हील को इंग्लैंड में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए पेटेंट प्राप्त हुआ।

पेटेंट से आरेख चित्र में दिखाया गया है। कहाँ:

नियंत्रण इलेक्ट्रोड (1) एक गेट के रूप में कार्य करता है, इलेक्ट्रोड (3) एक नाली के रूप में कार्य करता है, और इलेक्ट्रोड (4) एक स्रोत के रूप में कार्य करता है। कंडक्टर के बहुत करीब स्थित गेट पर एक वैकल्पिक सिग्नल लगाने से, हम नाली और स्रोत के बीच अर्धचालक (2) के प्रतिरोध में परिवर्तन प्राप्त करते हैं। कम आवृत्तियों पर, एमीटर सुई (7) को दोलन करते हुए देखा जा सकता है। यह आविष्कार एक इंसुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर का एक प्रोटोटाइप है। ट्रांजिस्टर आविष्कारों की अगली लहर 1939 में आई, जब बीटीएल (बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज) में एक सॉलिड-स्टेट एम्पलीफायर पर तीन साल के शोध के बाद, शॉक्ले को कॉपर ऑक्साइड रेक्टिफायर पर ब्रेटन के शोध में शामिल होने के लिए आमंत्रित किया गया था। द्वितीय विश्व युद्ध के कारण काम बाधित हुआ, लेकिन मोर्चे पर जाने से पहले शॉक्ले ने दो ट्रांजिस्टर का प्रस्ताव रखा। ट्रांजिस्टर अनुसंधान

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर अर्धचालक उपकरण हैं जिनमें विभिन्न संयोजनों में स्थित विभिन्न प्रकार की विद्युत चालकता की बड़ी संख्या में परतें होती हैं। एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर पर विचार करें.

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के संचालन का सिद्धांत यह है कि 2 पीएन जंक्शन एक दूसरे के इतने करीब स्थित होते हैं कि वे एक दूसरे को प्रभावित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे विद्युत संकेतों को बढ़ाते हैं।

तो, चित्र में. तीन परतों को दर्शाया गया है: इलेक्ट्रॉनिक चालकता के साथ, और मजबूत, जिसका अर्थ है प्लस - उत्सर्जक, छेद - आधार, और फिर से इलेक्ट्रॉनिक, लेकिन अधिक हल्के ढंग से डोप किया गया (इलेक्ट्रॉन एकाग्रता सबसे कम है) - संग्राहक। आधार की मोटाई, यानी दो पीएन जंक्शनों के बीच की दूरी, एलबी के बराबर, बहुत छोटी है। यह आधार में इलेक्ट्रॉनों की प्रसार लंबाई से कम होना चाहिए। यह इकाई से लेकर दसियों माइक्रोन तक है। आधार की मोटाई कुछ माइक्रोन से अधिक नहीं होनी चाहिए। (मानव बाल की मोटाई 20-50 माइक्रोन होती है। यह भी ध्यान दें कि यह मानव आंख की रिज़ॉल्यूशन सीमा के करीब है, क्योंकि हम प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, यानी लगभग 0.5 माइक्रोन से छोटी कोई भी चीज़ नहीं देख सकते हैं)। अन्य सभी ट्रांजिस्टर का आकार लगभग 1 मिमी से अधिक नहीं है।

परतों पर एक बाहरी वोल्टेज लगाया जाता है ताकि उत्सर्जक पीएन जंक्शन आगे की ओर बायस्ड हो, और इसके माध्यम से एक बड़ा करंट प्रवाहित हो, और कलेक्टर पीएन जंक्शन विपरीत दिशा में बायस्ड हो, ताकि इसके माध्यम से कोई करंट प्रवाहित न हो। हालाँकि, इस तथ्य के कारण कि पी-एन जंक्शन करीब स्थित हैं, वे एक-दूसरे को प्रभावित करते हैं, और तस्वीर बदल जाती है: उत्सर्जक पी-एन जंक्शन से गुजरने वाला इलेक्ट्रॉन प्रवाह आगे बहता है, कलेक्टर पी-एन जंक्शन तक पहुंचता है और बाद के विद्युत क्षेत्र द्वारा इलेक्ट्रॉनों को कलेक्टर में खींचा जाता है। परिणामस्वरूप, अच्छे ट्रांजिस्टर में, लगभग संपूर्ण संग्राहक धारा उत्सर्जक धारा के बराबर होती है। वर्तमान घाटा बहुत ही नगण्य है: प्रतिशत और यहां तक ​​कि प्रतिशत का अंश भी।

जैसा कि आप देख सकते हैं, योजनाबद्ध छवि बिल्कुल भी उनके वास्तविक डिज़ाइन के समान नहीं है। लेकिन ऐसा ही है. वृत्त ट्रांजिस्टर के शरीर का प्रतीक है। सूचकांक "बी" आधार से संपर्क को दर्शाता है, "के" कलेक्टर क्षेत्र से संपर्क को दर्शाता है, और "ई" उत्सर्जक क्षेत्र को दर्शाता है। उत्सर्जक संपर्क पर तीर की दिशा ट्रांजिस्टर के प्रकार (पी-पी-पी या पी-पी-पी) को निर्धारित करती है।

सामान्य आधार सर्किट: लाभ ए<1

हम देखते हैं कि उत्सर्जक पीएन जंक्शन पर एक सीधा पूर्वाग्रह लागू होता है: आधार संपर्क पर प्लस, और उत्सर्जक संपर्क पर माइनस। कलेक्टर पीएन जंक्शन पर एक रिवर्स बायस लागू किया जाता है। इस मामले में, एक अच्छे ट्रांजिस्टर में कलेक्टर करंट होता है जो कि उत्सर्जक करंट से थोड़ा ही कम होता है।

सामान्य उत्सर्जक सर्किट

इस मामले में, आधार और उत्सर्जक को समान चिह्न के वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, लेकिन आधार को 0.7 V से अधिक की आपूर्ति नहीं की जाती है, और कलेक्टर को 5...15 V की आपूर्ति की जाती है। लाभ कारक b>1

7. ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग का क्षेत्र

घरेलू उद्योग द्वारा उत्पादित पहले ट्रांजिस्टर पॉइंट-पॉइंट ट्रांजिस्टर थे, जिनका उद्देश्य 5 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्ति के साथ दोलनों को बढ़ाना और उत्पन्न करना था। दुनिया के पहले ट्रांजिस्टर के उत्पादन के दौरान, व्यक्तिगत तकनीकी प्रक्रियाएं विकसित की गईं और मापदंडों की निगरानी के तरीके विकसित किए गए। संचित अनुभव ने हमें अधिक उन्नत उपकरणों के उत्पादन की ओर बढ़ने की अनुमति दी जो पहले से ही 10 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर काम कर सकते थे। बाद में, बिंदु ट्रांजिस्टर को समतल ट्रांजिस्टर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया, जिनमें उच्च विद्युत और प्रदर्शन गुण होते हैं। P1 और P2 प्रकार के पहले ट्रांजिस्टर का उद्देश्य 100 kHz तक की आवृत्ति के साथ विद्युत दोलनों को बढ़ाना और उत्पन्न करना था।

फिर अधिक शक्तिशाली कम-आवृत्ति ट्रांजिस्टर पी 3 और पी 4 दिखाई दिए, जिनके 2-चक्र एम्पलीफायरों में उपयोग से कई दसियों वाट तक की आउटपुट पावर प्राप्त करना संभव हो गया। जैसे-जैसे सेमीकंडक्टर उद्योग विकसित हुआ, नए प्रकार के ट्रांजिस्टर विकसित किए गए, जिनमें P5 और P6 शामिल थे, जिनकी विशेषताओं में उनके पूर्ववर्तियों की तुलना में सुधार हुआ था।

जैसे-जैसे समय बीतता गया, ट्रांजिस्टर निर्माण के नए तरीकों में महारत हासिल हो गई, और ट्रांजिस्टर P1 - P6 अब वर्तमान आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते थे और बंद कर दिए गए थे। इसके बजाय, P13 - P16, P201 - P203 प्रकार के ट्रांजिस्टर दिखाई दिए, जो 100 kHz से अधिक नहीं होने वाली कम आवृत्तियों से संबंधित थे। इतनी कम आवृत्ति सीमा को इन ट्रांजिस्टर की निर्माण विधि द्वारा समझाया गया है, जो संलयन विधि द्वारा की जाती है।

इसलिए, ट्रांजिस्टर P1 - P6, P13 - P16, P201 - P203 को मिश्र धातु कहा जाता है। दसियों और सैकड़ों मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विद्युत दोलन उत्पन्न करने और बढ़ाने में सक्षम ट्रांजिस्टर बहुत बाद में दिखाई दिए - ये P401 - P403 प्रकार के ट्रांजिस्टर थे, जिन्होंने अर्धचालक उपकरणों के निर्माण के लिए एक नई प्रसार विधि के उपयोग की शुरुआत को चिह्नित किया। ऐसे ट्रांजिस्टर को प्रसार ट्रांजिस्टर कहा जाता है। आगे के विकास में मिश्र धातु और प्रसार ट्रांजिस्टर दोनों में सुधार के साथ-साथ उनके निर्माण के लिए नए तरीकों के निर्माण और विकास का मार्ग अपनाया गया।

द्विध्रुवी क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के आगमन के साथ, छोटे आकार के कंप्यूटरों के विकास के विचारों को साकार किया जाने लगा। उनके आधार पर, उन्होंने विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के लिए ऑन-बोर्ड इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम बनाना शुरू किया।

OE सर्किट में, इनपुट सिग्नल को बेस पर आपूर्ति की जाती है, और आउटपुट सिग्नल कलेक्टर से लिया जाता है। सर्किट और आउटपुट विशेषताओं को चित्र 1 में दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि सर्किट बहुत जटिल हो गया है। हालाँकि, यहाँ मुख्य चीज़ अवरोधक Rк है, जो वोल्टेज लाभ निर्धारित करता है, और जो kOhm से MOhm की इकाइयों तक होता है (यह अवरोधक जितना बड़ा होगा, लाभ उतना ही अधिक होगा)। अन्य सभी तत्व कमोबेश पारंपरिक हैं। सबसे पहले, ट्रांजिस्टर के थर्मल स्थिरीकरण के लिए Re आवश्यक है। यह डीसी फीडबैक के माध्यम से किया जाता है, जिस पर हम बाद में चर्चा करेंगे।

Se एक संधारित्र है जो ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर इस अवरोधक को बायपास करता है, ताकि वैकल्पिक सिग्नल के साथ कोई अवरोधक न हो। यह संधारित्र कई माइक्रोफ़ारड का होता है। यह आमतौर पर एक इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर होता है।

Ср - आइसोलेशन कैपेसिटर जो सर्किट के इनपुट और आउटपुट पर सिग्नल के डीसी घटक को बाहरी सिग्नल से अलग करते हैं। आमतौर पर यह कई माइक्रोफ़ारड होता है।

Rb2 एक व्यावहारिक रूप से अनावश्यक अवरोधक है; इसे केवल ट्रांजिस्टर को जलने से बचाने के लिए स्थापित किया गया है। इसका मान बड़ा होना चाहिए, क्योंकि यह इनपुट के समानांतर है और इसे शॉर्ट-सर्किट कर सकता है। आमतौर पर यह 1 या कई किलो-ओम होता है, क्योंकि ट्रांजिस्टर का इनपुट प्रतिरोध कम होता है।

आरएन लोड प्रतिरोध है, यह बड़ा है तो बेहतर है, क्योंकि यह ट्रांजिस्टर के आउटपुट के समानांतर जुड़ा हुआ है, और यदि यह छोटा है, तो आउटपुट सिग्नल गिर जाएगा।

Uin ट्रांजिस्टर इनपुट पर सिग्नल है। जैसा कि आप देख सकते हैं, इनपुट पर कई अलग-अलग हिस्से हैं - प्रतिरोधक और कैपेसिटर। लेकिन ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर, कैपेसिटर का प्रतिरोध छोटा होता है, और वे सिग्नल अच्छी तरह से संचारित करते हैं। और दो समानांतर प्रतिरोधक Rb1 और Rb2 ट्रांजिस्टर के इनपुट प्रतिरोध की तुलना में काफी बड़े हैं। इसलिए, हम केवल इस इनपुट प्रतिरोध को ध्यान में रखते हैं। आमतौर पर, वास्तविक ट्रांजिस्टर प्रतिरोध को छोटे अक्षरों में दर्शाया जाता है।

ट्रांजिस्टर सभी आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के लिए पूर्व शर्त है। यदि एक नियमित मोबाइल फोन में ट्रांजिस्टर के बजाय कैथोड रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है, तो डिवाइस कोलोन कैथेड्रल के आकार का होगा।

स्थानांतरण रोकनेवाला

क्रिसमस की पूर्व संध्या 1947 की पूर्व संध्या पर, बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज के कर्मचारियों विलियम शॉक्ले, वाल्टर ब्रैटन और जॉन बार्डीन ने अपनी कंपनी को सेमीकंडक्टर सामग्री जर्मेनियम पर आधारित पहला ट्रांजिस्टर प्रदर्शित किया। लगभग उसी समय, जर्मन वैज्ञानिकों हर्बर्ट फ्रांज मथारे और हेनरिक वेलकर ने तथाकथित "फ़्रेंच ट्रांजिस्टर" विकसित किया और 1848 में इसके लिए पेटेंट प्राप्त किया। उसी वर्ष, रॉबर्ट डेन्क ने ऑक्साइड-लेपित इलेक्ट्रोड का उपयोग करके पहला ट्रांजिस्टर रेडियो डिजाइन किया। डेन्क ने अपने आविष्कार का पेटेंट नहीं कराया और दुरुपयोग से बचने के लिए रिसीवर की एकमात्र प्रति भी नष्ट कर दी।

सिलिकॉन ने जीत सुनिश्चित की

हालाँकि, वैज्ञानिकों को तब तक सामग्री का चयन करने के लिए कड़ी मेहनत करनी पड़ी जब तक कि अर्धचालक भाग तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर लेते। 1955 से, सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हुआ, जिसने विभिन्न प्रकार के उपकरणों से वैक्यूम ट्यूबों को तुरंत बदल दिया। ट्रांजिस्टर का लाभ यह है कि वे बहुत छोटे होते हैं और उतने गर्म नहीं होते हैं। अब ऐसे कंप्यूटर बनाना संभव हो गया है जो पूरा कमरा नहीं घेरते। 1960 के दशक में दिखाई दिया। एकीकृत सर्किट के लिए तेजी से लघु ट्रांजिस्टर के विकास की आवश्यकता पड़ी, जिससे समय के साथ वे एक हजार गुना सिकुड़ गए और एक बाल से भी पतले हो गए।

• 1925: जूलियस एडगर लिलिएनफेल्ड ने ट्रांजिस्टर के लिए सैद्धांतिक आधार तैयार किया, लेकिन उन्हें वास्तविकता बनाने में असफल रहे।
• 1934: ऑस्कर हेल ने फ़ील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर का आविष्कार किया।
• 1953: श्रवण यंत्रों में पहला ट्रांजिस्टर।
• 1971: पहला माइक्रोप्रोसेसर - इंटेल 4004।

प्यतिगोर्स्क राज्य प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय

तकनीकी प्रणालियों में प्रबंधन और सूचना विभाग

अमूर्त

"ट्रांजिस्टर के विकास का इतिहास"

पुरा होना:

छात्र जी.आर. यूआईटीएस-बी-101

सर्गिएन्को विक्टर

प्यतिगोर्स्क, 2010

परिचय

ट्रांजिस्टर (अंग्रेजी स्थानांतरण से - स्थानांतरण और प्रतिरोध - प्रतिरोध या ट्रांसकंडक्टेंस - सक्रिय इंटरइलेक्ट्रोड चालकता और वेरिस्टर - परिवर्तनीय प्रतिरोध) अर्धचालक सामग्री से बना एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है, आमतौर पर तीन टर्मिनलों के साथ, इनपुट सिग्नल को विद्युत सर्किट में वर्तमान को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। आमतौर पर विद्युत संकेतों को बढ़ाने, उत्पन्न करने और परिवर्तित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

आउटपुट सर्किट में करंट को इनपुट वोल्टेज या करंट को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। इनपुट मात्रा में एक छोटे से बदलाव से आउटपुट वोल्टेज और करंट में काफी बड़ा बदलाव हो सकता है। ट्रांजिस्टर की इस प्रवर्धक संपत्ति का उपयोग एनालॉग तकनीक (एनालॉग टीवी, रेडियो, संचार, आदि) में किया जाता है।

वर्तमान में, एनालॉग तकनीक में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (बीटी) का प्रभुत्व है (अंतर्राष्ट्रीय शब्द बीजेटी, द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर है)। इलेक्ट्रॉनिक्स की एक अन्य महत्वपूर्ण शाखा डिजिटल तकनीक (लॉजिक, मेमोरी, प्रोसेसर, कंप्यूटर, डिजिटल संचार, आदि) है, जहां, इसके विपरीत, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर लगभग पूरी तरह से क्षेत्र-प्रभाव वाले ट्रांजिस्टर द्वारा प्रतिस्थापित कर दिए जाते हैं।

सभी आधुनिक डिजिटल तकनीक मुख्य रूप से फील्ड-इफेक्ट एमओएस (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) पर बनाई गई है, क्योंकि वे बीटी की तुलना में अधिक किफायती तत्व हैं। कभी-कभी उन्हें एमआईएस (धातु-ढांकता हुआ-अर्धचालक) ट्रांजिस्टर कहा जाता है। अंतर्राष्ट्रीय शब्द MOSFET (धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर) है। ट्रांजिस्टर एकल सिलिकॉन क्रिस्टल (चिप) पर एकीकृत प्रौद्योगिकी का उपयोग करके निर्मित होते हैं और तर्क, मेमोरी, प्रोसेसर, आदि चिप्स के निर्माण के लिए एक प्राथमिक "बिल्डिंग ब्लॉक" बनाते हैं। आधुनिक MOSFETs के आयाम 90 से 32 एनएम तक होते हैं। एक आधुनिक चिप (आमतौर पर आकार में 1-2 सेमी²) कई (अभी भी केवल कुछ ही) अरब MOSFETs को समायोजित करती है। 60 वर्षों के दौरान, MOSFETs के आकार (लघुकरण) में कमी आई है और एक चिप (एकीकरण की डिग्री) पर उनकी संख्या में वृद्धि हुई है; आने वाले वर्षों में, ट्रांजिस्टर के एकीकरण की डिग्री में और वृद्धि होगी एक चिप पर अपेक्षित है (मूर का नियम देखें)। एमओपीटी का आकार कम करने से प्रोसेसर की गति भी बढ़ती है, बिजली की खपत कम होती है और गर्मी का अपव्यय भी कम होता है।

कहानी

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग सिद्धांत पर पहला पेटेंट जर्मनी में 1928 में (कनाडा में, 22 अक्टूबर, 1925) ऑस्ट्रो-हंगेरियन भौतिक विज्ञानी जूलियस एडगर लिलिएनफेल्ड के नाम पर पंजीकृत किया गया था। 1934 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी ऑस्कर हील ने क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का पेटेंट कराया। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (विशेष रूप से, एमओएस ट्रांजिस्टर) एक साधारण इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र प्रभाव पर आधारित होते हैं; भौतिकी में वे द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की तुलना में काफी सरल होते हैं, और इसलिए उनका आविष्कार और पेटेंट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर से बहुत पहले किया गया था। हालाँकि, पहला MOSFET, जो आधुनिक कंप्यूटर उद्योग का आधार बनता है, 1960 में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के बाद निर्मित किया गया था। 20वीं सदी के 90 के दशक में ही एमओएस प्रौद्योगिकी ने द्विध्रुवी प्रौद्योगिकी पर हावी होना शुरू कर दिया था।

1947 में, बेल लैब्स में विलियम शॉक्ले, जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रैटन ने पहली बार एक कार्यशील द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर बनाया, जिसका प्रदर्शन 16 दिसंबर को किया गया। 23 दिसंबर को आविष्कार की आधिकारिक प्रस्तुति हुई और इस तारीख को ट्रांजिस्टर के आविष्कार का दिन माना जाता है। विनिर्माण प्रौद्योगिकी के अनुसार, यह बिंदु-बिंदु ट्रांजिस्टर के वर्ग से संबंधित था। 1956 में, उन्हें "अर्धचालक में उनके शोध और ट्रांजिस्टर प्रभाव की खोज के लिए" भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। दिलचस्प बात यह है कि सुपरकंडक्टिविटी का सिद्धांत बनाने के लिए जॉन बार्डीन को जल्द ही दूसरी बार नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

बाद में अधिकांश इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में वैक्यूम ट्यूबों को ट्रांजिस्टर द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया, जिससे एकीकृत सर्किट और कंप्यूटर के निर्माण में क्रांति आ गई।

बेल को डिवाइस के लिए एक नाम की आवश्यकता थी। "सेमीकंडक्टर ट्रायोड", "सॉलिड ट्रायोड", "सरफेस स्टेट्स ट्रायोड", "क्रिस्टल ट्रायोड" और "आयोटाट्रॉन" नाम सुझाए गए थे, लेकिन जॉन आर. पियर्स द्वारा प्रस्तावित "ट्रांजिस्टर" शब्द ने आंतरिक वोट जीता।

"ट्रांजिस्टर" नाम मूल रूप से वोल्टेज-नियंत्रित प्रतिरोधकों को संदर्भित करता है। वास्तव में, एक ट्रांजिस्टर को एक इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज द्वारा नियंत्रित एक प्रकार के प्रतिरोध के रूप में सोचा जा सकता है (क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में, गेट और स्रोत के बीच वोल्टेज द्वारा, द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में, आधार और उत्सर्जक के बीच वोल्टेज द्वारा) ).

ट्रांजिस्टर का वर्गीकरण

द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर- एक तीन-इलेक्ट्रोड अर्धचालक उपकरण, ट्रांजिस्टर के प्रकारों में से एक। इलेक्ट्रोड वैकल्पिक प्रकार की अशुद्धता चालकता के साथ क्रमिक रूप से व्यवस्थित तीन अर्धचालक परतों से जुड़े होते हैं। प्रत्यावर्तन की इस विधि के अनुसार, एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर को प्रतिष्ठित किया जाता है (एन (नकारात्मक) - इलेक्ट्रॉनिक प्रकार की अशुद्धता चालकता, पी (सकारात्मक) - छेद प्रकार)। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में, अन्य किस्मों के विपरीत, मुख्य वाहक इलेक्ट्रॉन और छेद दोनों होते हैं (शब्द "द्वि" से - "दो")।

केंद्रीय परत से जुड़े इलेक्ट्रोड को आधार कहा जाता है, बाहरी परत से जुड़े इलेक्ट्रोड को कलेक्टर और एमिटर कहा जाता है। सरलतम आरेख में, संग्राहक और उत्सर्जक के बीच अंतर दिखाई नहीं देता है। वास्तव में, कलेक्टर के बीच मुख्य अंतर पी-एन जंक्शन का बड़ा क्षेत्र है। इसके अलावा, ट्रांजिस्टर को संचालित करने के लिए पतली आधार मोटाई नितांत आवश्यक है।

द्विध्रुवी बिंदु ट्रांजिस्टर का आविष्कार 1947 में किया गया था, और बाद के वर्षों में इसने खुद को ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर, रेसिस्टर-ट्रांजिस्टर और डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक का उपयोग करके एकीकृत सर्किट के निर्माण के लिए एक मौलिक तत्व के रूप में स्थापित किया।

पहले ट्रांजिस्टर जर्मेनियम के आधार पर बनाए गए थे। वर्तमान में, वे मुख्य रूप से सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड से बनाये जाते हैं। बाद वाले ट्रांजिस्टर का उपयोग उच्च-आवृत्ति एम्पलीफायर सर्किट में किया जाता है। एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में तीन अलग-अलग डोप्ड सेमीकंडक्टर ज़ोन होते हैं: एमिटर ई, बेस बी और कलेक्टर सी। इन ज़ोन की चालकता के प्रकार के आधार पर, एनपीएन (एमिटर - एन-सेमीकंडक्टर, बेस - पी-सेमीकंडक्टर, कलेक्टर - एन-सेमीकंडक्टर) और पीएनपी प्रतिष्ठित हैं। ट्रांजिस्टर। प्रवाहकीय संपर्क प्रत्येक क्षेत्र से जुड़े हुए हैं। आधार उत्सर्जक और संग्राहक के बीच स्थित होता है और उच्च प्रतिरोध वाले हल्के अपमिश्रित अर्धचालक से बना होता है। कुल आधार-उत्सर्जक संपर्क क्षेत्र कलेक्टर-आधार संपर्क क्षेत्र से काफी छोटा है, इसलिए एक सामान्य द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर एक असममित उपकरण है (कनेक्शन ध्रुवता को बदलकर उत्सर्जक और कलेक्टर को स्वैप करना असंभव है और जिसके परिणामस्वरूप द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर बिल्कुल समान होता है) मूल वाले के लिए)।

सक्रिय ऑपरेटिंग मोड में, ट्रांजिस्टर को चालू किया जाता है ताकि इसका उत्सर्जक जंक्शन आगे की दिशा (खुला) में पक्षपाती हो, और कलेक्टर जंक्शन विपरीत दिशा में पक्षपाती हो। निश्चितता के लिए, आइए एक एनपीएन ट्रांजिस्टर पर विचार करें; पीएनपी ट्रांजिस्टर के मामले में सभी तर्क बिल्कुल उसी तरह से दोहराए जाते हैं, जिसमें "इलेक्ट्रॉन" शब्द को "छेद" से बदल दिया जाता है, और इसके विपरीत, साथ ही सभी वोल्टेज को "छेद" से बदल दिया जाता है। विपरीत संकेत. एनपीएन ट्रांजिस्टर में, इलेक्ट्रॉन, उत्सर्जक में मुख्य वर्तमान वाहक, खुले उत्सर्जक-बेस जंक्शन (इंजेक्टेड) ​​से होकर आधार क्षेत्र में गुजरते हैं। इनमें से कुछ इलेक्ट्रॉन आधार (छिद्र) में बहुसंख्यक आवेश वाहकों के साथ पुनः संयोजित होते हैं, जबकि कुछ वापस उत्सर्जक में फैल जाते हैं। हालाँकि, क्योंकि आधार बहुत पतला और अपेक्षाकृत हल्के ढंग से डोप किया गया है, उत्सर्जक से इंजेक्ट किए गए अधिकांश इलेक्ट्रॉन संग्राहक क्षेत्र में फैल जाते हैं। रिवर्स-बायस्ड कलेक्टर जंक्शन का मजबूत विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को पकड़ता है (याद रखें कि वे आधार में अल्पसंख्यक वाहक हैं, इसलिए जंक्शन उनके लिए खुला है) और उन्हें कलेक्टर में ले जाता है। इस प्रकार संग्राहक धारा व्यावहारिक रूप से उत्सर्जक धारा के बराबर होती है, आधार में एक छोटे पुनर्संयोजन हानि के अपवाद के साथ, जो आधार धारा (Ie = Ib + Ik) बनाता है। उत्सर्जक धारा और संग्राहक धारा (Iк = α Iе) को जोड़ने वाले गुणांक α को उत्सर्जक धारा स्थानांतरण गुणांक कहा जाता है। गुणांक α का संख्यात्मक मान 0.9 - 0.999 है। गुणांक जितना अधिक होगा, ट्रांजिस्टर उतनी ही अधिक कुशलता से करंट संचारित करेगा। यह गुणांक कलेक्टर-बेस और बेस-एमिटर वोल्टेज पर बहुत कम निर्भर करता है। इसलिए, ऑपरेटिंग वोल्टेज की एक विस्तृत श्रृंखला में, कलेक्टर करंट बेस करंट के समानुपाती होता है, आनुपातिकता गुणांक β = α / (1 - α) = (10..1000) के बराबर होता है। इस प्रकार, एक छोटे बेस करंट को अलग करके, बहुत बड़े कलेक्टर करंट को नियंत्रित किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों का स्तर लगभग बराबर होता है।

फील्ड इफ़ेक्ट ट्रांजिस्टर- एक अर्धचालक उपकरण जिसमें इनपुट सिग्नल द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र में लंबवत धारा की क्रिया के परिणामस्वरूप करंट बदलता है।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में ऑपरेटिंग करंट का प्रवाह केवल एक संकेत (इलेक्ट्रॉन या छेद) के चार्ज वाहक के कारण होता है, इसलिए ऐसे उपकरणों को अक्सर एकध्रुवीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (द्विध्रुवी के विपरीत) के व्यापक वर्ग में शामिल किया जाता है।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के निर्माण का इतिहास

इंसुलेटेड गेट फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर का विचार 1926-1928 में लिलिएनफेल्ड द्वारा प्रस्तावित किया गया था। हालाँकि, इस डिज़ाइन को लागू करने में वस्तुनिष्ठ कठिनाइयों के कारण 1960 में ही इस प्रकार का पहला कार्यशील उपकरण बनाना संभव हो गया। 1953 में, डेकी और रॉस ने नियंत्रण पी-एन जंक्शन के साथ एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक और डिज़ाइन प्रस्तावित और कार्यान्वित किया। अंततः, एक तीसरा FET डिज़ाइन, शोट्की बैरियर FET, 1966 में मीड द्वारा प्रस्तावित और कार्यान्वित किया गया था।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर सर्किट

एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को तीन मुख्य सर्किटों में से एक में जोड़ा जा सकता है: एक सामान्य स्रोत (सीएस), एक सामान्य नाली (ओसी) और एक सामान्य गेट (जी) के साथ।

व्यवहार में, OE के साथ एक सर्किट का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, OE के साथ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर वाले सर्किट के समान। एक सामान्य स्रोत कैस्केड बहुत बड़ा करंट और शक्ति प्रवर्धन देता है। OZ वाली योजना OB वाली योजना के समान है। यह वर्तमान प्रवर्धन प्रदान नहीं करता है, और इसलिए इसमें शक्ति प्रवर्धन OI सर्किट की तुलना में कई गुना कम है। OZ कैस्केड में कम इनपुट प्रतिबाधा है, और इसलिए इसका व्यावहारिक उपयोग सीमित है।

क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का वर्गीकरण

उनकी भौतिक संरचना और संचालन तंत्र के आधार पर, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को पारंपरिक रूप से 2 समूहों में विभाजित किया जाता है। पहला एक नियंत्रण पी-एन जंक्शन या धातु-अर्धचालक जंक्शन (शोट्की बैरियर) के साथ ट्रांजिस्टर द्वारा बनता है, दूसरा तथाकथित एक इंसुलेटेड इलेक्ट्रोड (गेट) के माध्यम से नियंत्रण वाले ट्रांजिस्टर द्वारा बनता है। एमआईएस ट्रांजिस्टर (धातु - ढांकता हुआ - अर्धचालक)।

नियंत्रण पी-एन जंक्शन वाले ट्रांजिस्टर

नियंत्रण पी-एन जंक्शन के साथ एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर होता है जिसका गेट विपरीत दिशा में पक्षपाती पी-एन जंक्शन द्वारा चैनल से पृथक (अर्थात, विद्युत रूप से अलग) होता है।

ऐसे ट्रांजिस्टर में उस क्षेत्र के दो गैर-सुधारात्मक संपर्क होते हैं जिसके माध्यम से मुख्य चार्ज वाहक का नियंत्रित प्रवाह गुजरता है, और एक या दो नियंत्रण इलेक्ट्रॉन-छेद जंक्शन विपरीत दिशा में पक्षपाती होते हैं (चित्र 1 देखें)। जब पी-एन जंक्शन पर रिवर्स वोल्टेज बदलता है, तो इसकी मोटाई और, परिणामस्वरूप, उस क्षेत्र की मोटाई बदल जाती है जिसके माध्यम से मुख्य चार्ज वाहक का नियंत्रित प्रवाह गुजरता है। वह क्षेत्र, जिसकी मोटाई और क्रॉस-सेक्शन नियंत्रण पी-एन जंक्शन पर बाहरी वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होता है और जिसके माध्यम से मुख्य वाहक का नियंत्रित प्रवाह गुजरता है, चैनल कहलाता है। वह इलेक्ट्रोड जिससे मुख्य आवेश वाहक चैनल में प्रवेश करते हैं, स्रोत कहलाता है। वह इलेक्ट्रोड जिसके माध्यम से मुख्य आवेश वाहक चैनल छोड़ते हैं उसे ड्रेन कहा जाता है। चैनल के क्रॉस-सेक्शन को विनियमित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोड को गेट कहा जाता है।

चैनल की विद्युत चालकता n- या p-प्रकार हो सकती है। इसलिए, चैनल की विद्युत चालकता के आधार पर, एन-चैनल और पी-चैनल वाले क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को प्रतिष्ठित किया जाता है। एन- और पी-चैनल ट्रांजिस्टर के इलेक्ट्रोड पर लागू पूर्वाग्रह वोल्टेज की सभी ध्रुवताएं विपरीत हैं।

ड्रेन करंट का नियंत्रण, यानी, लोड सर्किट में बाहरी अपेक्षाकृत शक्तिशाली पावर स्रोत से करंट, तब होता है जब गेट के पी-एन जंक्शन (या एक साथ दो पी-एन जंक्शनों पर) रिवर्स वोल्टेज बदलता है। रिवर्स धाराओं की छोटीता के कारण, गेट सर्किट में सिग्नल स्रोत से ड्रेन करंट और खपत को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक शक्ति नगण्य रूप से कम हो जाती है। इसलिए, एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर बिजली और वर्तमान और वोल्टेज दोनों में विद्युत चुम्बकीय दोलनों का प्रवर्धन प्रदान कर सकता है।

इस प्रकार, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर सिद्धांत रूप में वैक्यूम ट्रायोड के समान है। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में स्रोत वैक्यूम ट्रायोड के कैथोड के समान होता है, गेट एक ग्रिड की तरह होता है, और नाली एक एनोड की तरह होती है। लेकिन साथ ही, एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर वैक्यूम ट्रायोड से काफी भिन्न होता है। सबसे पहले, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को संचालित करने के लिए कैथोड को गर्म करने की आवश्यकता नहीं होती है। दूसरे, इनमें से प्रत्येक इलेक्ट्रोड द्वारा स्रोत और नाली का कोई भी कार्य किया जा सकता है। तीसरा, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को एन-चैनल और पी-चैनल दोनों के साथ बनाया जा सकता है, जो सर्किट में इन दो प्रकार के क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को सफलतापूर्वक संयोजित करना संभव बनाता है।

एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर से भिन्न होता है, सबसे पहले, इसके संचालन सिद्धांत में: एक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में, आउटपुट सिग्नल को इनपुट करंट द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और एक क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में, इनपुट वोल्टेज या विद्युत क्षेत्र द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दूसरे, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में काफी अधिक इनपुट प्रतिरोध होता है, जो विचाराधीन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के प्रकार में गेट के पी-एन जंक्शन के रिवर्स पूर्वाग्रह से जुड़ा होता है। तीसरा, क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में कम शोर स्तर हो सकता है (विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर), क्योंकि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर अल्पसंख्यक चार्ज वाहक के इंजेक्शन की घटना का उपयोग नहीं करते हैं और क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर चैनल को सतह से अलग किया जा सकता है अर्धचालक क्रिस्टल. पीएन जंक्शन और द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के आधार में वाहक पुनर्संयोजन की प्रक्रियाएं, साथ ही अर्धचालक क्रिस्टल की सतह पर पीढ़ी-पुनर्संयोजन प्रक्रियाएं, कम-आवृत्ति शोर की उपस्थिति के साथ होती हैं।

इंसुलेटेड गेट ट्रांजिस्टर (एमआईएस ट्रांजिस्टर)

एक इंसुलेटेड गेट फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर एक फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर होता है जिसका गेट एक ढांकता हुआ परत द्वारा चैनल से विद्युत रूप से अलग होता है।

अपेक्षाकृत उच्च प्रतिरोधकता वाले अर्धचालक क्रिस्टल में, जिसे सब्सट्रेट कहा जाता है, सब्सट्रेट के सापेक्ष विपरीत प्रकार की चालकता वाले दो भारी डोप किए गए क्षेत्र बनाए जाते हैं। धातु इलेक्ट्रोड इन क्षेत्रों पर लागू होते हैं - स्रोत और नाली। भारी मात्रा में डोप किए गए स्रोत और नाली क्षेत्रों के बीच की दूरी एक माइक्रोन से भी कम हो सकती है। स्रोत और नाली के बीच अर्धचालक क्रिस्टल की सतह ढांकता हुआ की एक पतली परत (लगभग 0.1 माइक्रोन) से ढकी होती है। चूंकि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए प्रारंभिक अर्धचालक आमतौर पर सिलिकॉन होता है, उच्च तापमान ऑक्सीकरण द्वारा सिलिकॉन क्रिस्टल की सतह पर उगाई गई सिलिकॉन डाइऑक्साइड SiO2 की एक परत को ढांकता हुआ के रूप में उपयोग किया जाता है। एक धातु इलेक्ट्रोड - एक गेट - ढांकता हुआ परत पर लगाया जाता है। परिणाम एक संरचना है जिसमें एक धातु, एक ढांकता हुआ और एक अर्धचालक शामिल है। इसलिए, इंसुलेटेड गेट वाले क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को अक्सर एमओएस ट्रांजिस्टर कहा जाता है।

एमओएस ट्रांजिस्टर का इनपुट प्रतिरोध 1010...1014 ओम (नियंत्रण पी-एन जंक्शन 107...109 वाले क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए) तक पहुंच सकता है, जो उच्च-परिशुद्धता उपकरणों का निर्माण करते समय एक फायदा है।

एमओएस ट्रांजिस्टर दो प्रकार के होते हैं: एक प्रेरित चैनल के साथ और एक अंतर्निर्मित चैनल के साथ।

प्रेरित-चैनल एमओएस ट्रांजिस्टर में, भारी डोप किए गए स्रोत और नाली क्षेत्रों के बीच कोई प्रवाहकीय चैनल नहीं है और इसलिए, एक ध्यान देने योग्य नाली धारा केवल एक निश्चित ध्रुवता पर और स्रोत के सापेक्ष गेट वोल्टेज के एक निश्चित मूल्य पर दिखाई देती है, जो है थ्रेसहोल्ड वोल्टेज (यूटीवी) कहा जाता है।

एक अंतर्निर्मित चैनल वाले एमओएस ट्रांजिस्टर में, गेट के नीचे अर्धचालक की सतह के पास, स्रोत के सापेक्ष गेट पर शून्य वोल्टेज पर, एक व्युत्क्रम परत होती है - एक चैनल जो स्रोत को नाली से जोड़ता है।

इसलिए, स्रोत और नाली के नीचे भारी मात्रा में डोप किए गए क्षेत्रों के साथ-साथ प्रेरित और एम्बेडेड चैनलों में पी-प्रकार की चालकता होती है। यदि समान ट्रांजिस्टर पी-प्रकार की विद्युत चालकता वाले सब्सट्रेट पर बनाए जाते हैं, तो उनके चैनल में एन-प्रकार की विद्युत चालकता होगी।

प्रेरित चैनल के साथ एमओएस ट्रांजिस्टर

जब स्रोत के सापेक्ष गेट वोल्टेज शून्य होता है, और जब नाली पर वोल्टेज होता है, तो नाली धारा नगण्य हो जाती है। यह सब्सट्रेट और भारी डोप्ड ड्रेन क्षेत्र के बीच पीएन जंक्शन के रिवर्स करंट का प्रतिनिधित्व करता है। गेट पर एक नकारात्मक क्षमता पर (चित्र 2, ए में दिखाई गई संरचना के लिए), गेट पर कम वोल्टेज (छोटे यूजीपोर) पर अर्धचालक में ढांकता हुआ परत के माध्यम से विद्युत क्षेत्र के प्रवेश के परिणामस्वरूप, एक क्षेत्र प्रभाव परत और बहुसंख्यक वाहकों का क्षीण क्षेत्र गेट के नीचे अर्धचालक की सतह पर दिखाई देता है। अंतरिक्ष आवेश, आयनित असंतुलित अशुद्धता परमाणुओं से युक्त होता है। यूजीपोर से अधिक गेट वोल्टेज पर, गेट के नीचे अर्धचालक की सतह के पास एक उलटा परत दिखाई देती है, जो स्रोत को नाली से जोड़ने वाला चैनल है। चैनल की मोटाई और क्रॉस-सेक्शन गेट वोल्टेज में बदलाव के साथ बदल जाएगा, और ड्रेन करंट, यानी लोड सर्किट में करंट और अपेक्षाकृत शक्तिशाली पावर स्रोत, तदनुसार बदल जाएगा। इस प्रकार एक इंसुलेटेड गेट और एक प्रेरित चैनल के साथ क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर में ड्रेन करंट को नियंत्रित किया जाता है।

इस तथ्य के कारण कि गेट को ढांकता हुआ परत द्वारा सब्सट्रेट से अलग किया जाता है, गेट सर्किट में करंट नगण्य है, और गेट सर्किट में सिग्नल स्रोत से खपत की गई बिजली और अपेक्षाकृत बड़े ड्रेन करंट को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक शक्ति भी छोटी है . इस प्रकार, एक प्रेरित-चैनल एमओएस ट्रांजिस्टर वोल्टेज और शक्ति में विद्युत चुम्बकीय दोलनों का प्रवर्धन उत्पन्न कर सकता है।

एमओएस ट्रांजिस्टर में शक्ति प्रवर्धन के सिद्धांत को एक निरंतर विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा (आउटपुट सर्किट में पावर स्रोत की ऊर्जा) को एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में स्थानांतरित करने वाले चार्ज वाहक के दृष्टिकोण से माना जा सकता है। एक एमओएस ट्रांजिस्टर में, चैनल दिखाई देने से पहले, ड्रेन सर्किट में लगभग सभी बिजली आपूर्ति वोल्टेज स्रोत और ड्रेन के बीच अर्धचालक में गिर गया, जिससे विद्युत क्षेत्र की ताकत का एक अपेक्षाकृत बड़ा स्थिर घटक बन गया। गेट पर वोल्टेज के प्रभाव में, गेट के नीचे अर्धचालक में एक चैनल दिखाई देता है, जिसके साथ चार्ज वाहक - छेद - स्रोत से नाली की ओर बढ़ते हैं। विद्युत क्षेत्र के निरंतर घटक की दिशा में चलते हुए छेद इस क्षेत्र से त्वरित होते हैं और नाली सर्किट में बिजली स्रोत की ऊर्जा के कारण उनकी ऊर्जा बढ़ जाती है। इसके साथ ही चैनल के उद्भव और उसमें मोबाइल चार्ज वाहक की उपस्थिति के साथ, नाली पर वोल्टेज कम हो जाता है, अर्थात, चैनल में विद्युत क्षेत्र के चर घटक का तात्कालिक मूल्य स्थिर घटक के विपरीत निर्देशित होता है। इसलिए, छिद्रों को एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र द्वारा बाधित किया जाता है, जिससे यह उनकी ऊर्जा का हिस्सा बन जाता है।

विशेष प्रयोजनों के लिए टीआईआर संरचनाएँ

धातु-नाइट्राइड-ऑक्साइड-अर्धचालक (एमएनओएस) संरचनाओं में, गेट के नीचे ढांकता हुआ दो परतों से बना होता है: SiO2 ऑक्साइड की एक परत और Si3N4 नाइट्राइड की एक मोटी परत। परतों के बीच इलेक्ट्रॉन जाल बनते हैं, जो, जब एमएनओएस संरचना के गेट पर एक सकारात्मक वोल्टेज (28..30 वी) लगाया जाता है, तो एक पतली SiO2 परत के माध्यम से सुरंग बनाते हुए इलेक्ट्रॉनों को पकड़ लेते हैं। परिणामस्वरूप नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन थ्रेशोल्ड वोल्टेज को बढ़ाते हैं, और उनके चार्ज को बिजली की अनुपस्थिति में कई वर्षों तक संग्रहीत किया जा सकता है, क्योंकि SiO2 परत चार्ज रिसाव को रोकती है। जब गेट पर एक बड़ा नकारात्मक वोल्टेज (28...30 वी) लगाया जाता है, तो संचित चार्ज विघटित हो जाता है, जो थ्रेशोल्ड वोल्टेज को काफी कम कर देता है।

फ्लोटिंग-गेट हिमस्खलन इंजेक्शन मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (एमओएस) संरचनाओं में पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन से बना एक गेट होता है जो संरचना के अन्य हिस्सों से अलग होता है। सब्सट्रेट और नाली या स्रोत के पी-एन जंक्शन का हिमस्खलन टूटना, जिस पर उच्च वोल्टेज लगाया जाता है, इलेक्ट्रॉनों को ऑक्साइड परत के माध्यम से गेट में प्रवेश करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप उस पर एक नकारात्मक चार्ज दिखाई देता है। ढांकता हुआ के इन्सुलेशन गुण इस चार्ज को दशकों तक बनाए रखने की अनुमति देते हैं। गेट से विद्युत आवेश को हटाने का काम क्वार्ट्ज लैंप के साथ आयनीकृत पराबैंगनी विकिरण द्वारा किया जाता है, जबकि फोटोकरंट इलेक्ट्रॉनों को छिद्रों के साथ पुनः संयोजित करने की अनुमति देता है।

इसके बाद, डबल-गेट मेमोरी क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर संरचनाएं विकसित की गईं। ढांकता हुआ में निर्मित एक गेट का उपयोग चार्ज को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है जो डिवाइस की स्थिति निर्धारित करता है, और विपरीत-ध्रुवीय दालों द्वारा नियंत्रित एक बाहरी (साधारण) गेट का उपयोग अंतर्निर्मित (आंतरिक) पर चार्ज लगाने या हटाने के लिए किया जाता है। दरवाज़ा। इस तरह से सेल और फिर फ्लैश मेमोरी चिप्स सामने आए, जो इन दिनों बहुत लोकप्रिय हो गए हैं और कंप्यूटर में हार्ड ड्राइव के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतियोगी बन गए हैं।

बहुत बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट (वीएलएसआई) को लागू करने के लिए, सबमिनिएचर फील्ड-इफ़ेक्ट माइक्रोट्रांसिस्टर्स बनाए गए थे। इन्हें 100 एनएम से कम के ज्यामितीय रिज़ॉल्यूशन के साथ नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग करके बनाया गया है। ऐसे उपकरणों में, गेट ढांकता हुआ की मोटाई कई परमाणु परतों तक पहुंचती है। तीन-द्वार संरचनाओं सहित विभिन्न संरचनाओं का उपयोग किया जाता है। डिवाइस माइक्रो-पावर मोड में काम करते हैं। आधुनिक इंटेल माइक्रोप्रोसेसरों में, उपकरणों की संख्या दसियों लाख से लेकर 2 बिलियन तक होती है। नवीनतम माइक्रोफ़ील्ड-प्रभाव ट्रांजिस्टर तनावग्रस्त सिलिकॉन पर बने होते हैं, इनमें एक धातु गेट होता है और हेफ़नियम यौगिकों पर आधारित एक नए पेटेंट गेट ढांकता हुआ सामग्री का उपयोग किया जाता है।

एक सदी की अंतिम तिमाही में, मुख्य रूप से एमआईएस प्रकार के उच्च-शक्ति क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का तेजी से विकास हुआ है। इनमें कई कम-शक्ति संरचनाएं या शाखित गेट कॉन्फ़िगरेशन वाली संरचनाएं शामिल होती हैं। ऐसे एचएफ और माइक्रोवेव उपकरण सबसे पहले यूएसएसआर में पल्सर रिसर्च इंस्टीट्यूट वी.वी. बाचुरिन (सिलिकॉन डिवाइसेस) और वी. हां. वैक्समबर्ग (गैलियम आर्सेनाइड डिवाइसेस) के विशेषज्ञों द्वारा बनाए गए थे। उनके पल्स गुणों का अध्ययन वैज्ञानिक स्कूल द्वारा किया गया था। प्रो डायकोनोवा वी.पी. (एमपीईआई की स्मोलेंस्क शाखा)। इसने उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज और धाराओं (अलग-अलग 500-1000 वी और 50-100 ए तक) वाली विशेष संरचनाओं के साथ शक्तिशाली स्विचिंग (पल्स) क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के विकास का क्षेत्र खोल दिया। ऐसे उपकरणों को अक्सर कम (5 वी तक) वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है, उच्च-वर्तमान उपकरणों के लिए कम खुला प्रतिरोध (0.01 ओम तक), उच्च ट्रांसकंडक्टेंस और कम (कई से दसियों एनएस) स्विचिंग समय होता है। उनके पास संरचना में वाहकों के संचय की घटना और द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में निहित संतृप्ति की घटना नहीं है। इसके लिए धन्यवाद, उच्च-शक्ति क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर कम और मध्यम-शक्ति पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में सफलतापूर्वक उच्च-शक्ति द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर की जगह ले रहे हैं।

विदेशों में, हाल के दशकों में, उच्च गतिशीलता इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर (एचएमईटी) की तकनीक तेजी से विकसित हो रही है, जिसका व्यापक रूप से माइक्रोवेव संचार और रेडियो निगरानी उपकरणों में उपयोग किया जाता है। टीवीपीई के आधार पर हाइब्रिड और मोनोलिथिक माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड सर्किट दोनों बनाए जाते हैं। टीवीपीई का संचालन दो-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस का उपयोग करके चैनल नियंत्रण पर आधारित है, जिसका क्षेत्र हेटेरोजंक्शन और एक बहुत पतली ढांकता हुआ परत - एक स्पेसर के उपयोग के कारण गेट संपर्क के तहत बनाया गया है।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग क्षेत्र

वर्तमान में उत्पादित क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा सीएमओएस संरचनाओं का हिस्सा है, जो विभिन्न (पी- और एन-) चालकता प्रकार के चैनलों के साथ क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर से निर्मित होते हैं और डिजिटल और एनालॉग एकीकृत सर्किट में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

इस तथ्य के कारण कि क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर को क्षेत्र (गेट पर लागू वोल्टेज) द्वारा नियंत्रित किया जाता है, न कि आधार के माध्यम से बहने वाली धारा द्वारा (जैसा कि द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर में होता है), क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर काफी कम ऊर्जा की खपत करते हैं, जो कि है प्रतीक्षा और ट्रैकिंग उपकरणों के सर्किट के साथ-साथ कम खपत और ऊर्जा बचत योजनाओं (स्लीप मोड के कार्यान्वयन) में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर आधारित उपकरणों के उत्कृष्ट उदाहरण क्वार्ट्ज कलाई घड़ियाँ और टीवी रिमोट कंट्रोल हैं। सीएमओएस संरचनाओं के उपयोग के कारण, ये उपकरण कई वर्षों तक काम कर सकते हैं क्योंकि वे वस्तुतः कोई ऊर्जा उपभोग नहीं करते हैं।

उच्च-शक्ति क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग के क्षेत्र जबरदस्त गति से विकसित हो रहे हैं। रेडियो संचारण उपकरणों में उनका उपयोग उत्सर्जित रेडियो संकेतों के स्पेक्ट्रम की बढ़ी हुई शुद्धता प्राप्त करना, हस्तक्षेप के स्तर को कम करना और रेडियो ट्रांसमीटरों की विश्वसनीयता को बढ़ाना संभव बनाता है। पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में, प्रमुख उच्च-शक्ति क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर सफलतापूर्वक उच्च-शक्ति द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को प्रतिस्थापित और विस्थापित कर रहे हैं। पावर कन्वर्टर्स में, वे रूपांतरण आवृत्ति को परिमाण के 1-2 ऑर्डर तक बढ़ाना और पावर कन्वर्टर्स के आयाम और वजन को तेजी से कम करना संभव बनाते हैं। उच्च शक्ति वाले उपकरण थाइरिस्टर को सफलतापूर्वक विस्थापित करने के लिए क्षेत्र-नियंत्रित द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी) का उपयोग करते हैं। हाई-एंड HiFi और HiEnd ऑडियो पावर एम्पलीफायरों में, शक्तिशाली क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर कम गैर-रेखीय और गतिशील विकृतियों के साथ शक्तिशाली वैक्यूम ट्यूबों को सफलतापूर्वक बदल देते हैं।

मुख्य अर्धचालक सामग्री के अलावा, आमतौर पर एकल क्रिस्टल के रूप में उपयोग किया जाता है, ट्रांजिस्टर में इसके डिजाइन में मुख्य सामग्री, सीसा धातु, इन्सुलेट तत्वों और आवास भागों (प्लास्टिक या सिरेमिक) के लिए मिश्रधातु योजक शामिल होते हैं। कभी-कभी संयुक्त नामों का उपयोग किया जाता है जो आंशिक रूप से एक विशेष किस्म की सामग्री का वर्णन करते हैं (उदाहरण के लिए, "नीलम पर सिलिकॉन" या "धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक")। हालाँकि, मुख्य हैं ट्रांजिस्टर:

जर्मनिकैसी

सिलिकॉन

गैलियम आर्सेनाइड

हाल तक, अन्य ट्रांजिस्टर सामग्रियों का उपयोग नहीं किया जाता था। वर्तमान में, उदाहरण के लिए, पारदर्शी अर्धचालकों पर आधारित ट्रांजिस्टर डिस्प्ले मैट्रिसेस में उपयोग के लिए उपलब्ध हैं। ट्रांजिस्टर के लिए एक आशाजनक सामग्री अर्धचालक पॉलिमर है। कार्बन नैनोट्यूब पर आधारित ट्रांजिस्टर की अलग-अलग रिपोर्टें भी हैं।

संयुक्त ट्रांजिस्टर

प्रतिरोधक-सुसज्जित ट्रांजिस्टर (आरईटी) द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर होते हैं जिनमें प्रतिरोधक एक आवास में निर्मित होते हैं।

डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर- दो द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का संयोजन, उच्च धारा लाभ के साथ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के रूप में कार्य करता है।

समान ध्रुवता के ट्रांजिस्टर पर

विभिन्न ध्रुवों के ट्रांजिस्टर पर

लैम्ब्डा डायोड एक दो-टर्मिनल उपकरण है, जो दो क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का संयोजन है, जिसमें सुरंग डायोड की तरह, नकारात्मक प्रतिरोध के साथ एक महत्वपूर्ण खंड होता है।

इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर एक पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जिसे मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक ड्राइव को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

शक्ति से

ऊष्मा के रूप में नष्ट होने वाली शक्ति के आधार पर, उन्हें प्रतिष्ठित किया जाता है:

100 मेगावाट तक कम शक्ति वाले ट्रांजिस्टर

0.1 से 1 डब्ल्यू तक मध्यम शक्ति ट्रांजिस्टर

शक्तिशाली ट्रांजिस्टर (1 डब्ल्यू से अधिक)।

अमल से

असतत ट्रांजिस्टर

मामले के आधार पर

मुफ़्त इंस्टालेशन के लिए

रेडिएटर पर स्थापना के लिए

स्वचालित सोल्डरिंग सिस्टम के लिए

बिना फ्रेम वाला

एकीकृत सर्किट में ट्रांजिस्टर.

केस की सामग्री और डिज़ाइन के अनुसार

धातु गिलास

प्लास्टिक

चीनी मिट्टी

अन्य प्रकार

एकल-इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर में दो सुरंग जंक्शनों के बीच एक क्वांटम डॉट (तथाकथित "द्वीप") होता है। टनलिंग करंट को गेट के पार वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो कैपेसिटिव रूप से इससे जुड़ा होता है।

बायोट्रांजिस्टर

कुछ विशेषताओं के आधार पर चयन

बीआईएसएस (ब्रेकथ्रू इन स्मॉल सिग्नल) ट्रांजिस्टर बेहतर छोटे-सिग्नल मापदंडों के साथ द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर हैं। उत्सर्जक क्षेत्र के डिज़ाइन को बदलकर BISS ट्रांजिस्टर के मापदंडों में एक महत्वपूर्ण सुधार हासिल किया गया। उपकरणों के इस वर्ग के पहले विकास को "माइक्रोकरंट डिवाइस" भी कहा जाता था।

अंतर्निर्मित प्रतिरोधकों वाले ट्रांजिस्टर आरईटी (प्रतिरोधी-सुसज्जित ट्रांजिस्टर) - एक आवास में निर्मित प्रतिरोधकों वाले द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर। आरईटी एक सामान्य प्रयोजन ट्रांजिस्टर है जिसमें अंतर्निहित एक या दो प्रतिरोधक होते हैं। ट्रांजिस्टर का यह डिज़ाइन संलग्न घटकों की संख्या को कम करना और आवश्यक स्थापना क्षेत्र को कम करना संभव बनाता है। आरईटी ट्रांजिस्टर का उपयोग माइक्रोसर्किट के इनपुट सिग्नल को नियंत्रित करने या छोटे लोड को एलईडी पर स्विच करने के लिए किया जाता है।

हेटेरोजंक्शन का उपयोग एचईएमटी जैसे उच्च गति और उच्च आवृत्ति क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के निर्माण की अनुमति देता है।

ट्रांजिस्टर का अनुप्रयोग

ट्रांजिस्टर का उपयोग प्रवर्धन और स्विचिंग चरणों में सक्रिय (प्रवर्धक) तत्वों के रूप में किया जाता है।

रिले और थाइरिस्टर में ट्रांजिस्टर की तुलना में अधिक शक्ति लाभ होता है, लेकिन वे केवल स्विचिंग मोड में काम करते हैं।

सेमीकंडक्टर ट्रांजिस्टर के विकास में सोवियत और रूसी वैज्ञानिकों के योगदान पर

सैन फ्रांसिस्को (www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=102444) में ऑटम इंटेल डेवलपर फोरम (आईडीएफ) का उद्घाटन करते हुए, निगम के डिजिटल एंटरप्राइज ग्रुप के वरिष्ठ उपाध्यक्ष और महाप्रबंधक, पैट्रिक जेल्सिंगर ने कहा कि 2007- यह न केवल इंटेल (जिसने आईडीएफ की दसवीं वर्षगांठ मनाई) के लिए, बल्कि संपूर्ण सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए भी एक वर्षगांठ बन गई: जैसा कि अंतरराष्ट्रीय समुदाय द्वारा मान्यता प्राप्त है, 60 साल पहले अमेरिकियों डब्ल्यू शॉक्ले, डब्ल्यू ब्रैटन और जे बार्डीन ने आविष्कार किया था। पहला ट्रांजिस्टर. इस बीच, रूसी वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के पास इस क्षेत्र में गर्व करने लायक कुछ है।

यह कहना आसान नहीं है कि वास्तव में "ट्रांजिस्टर का रास्ता" कब और कहाँ शुरू हुआ। इसका विशिष्ट निर्माण कई देशों में इलेक्ट्रॉनिक्स, वैज्ञानिक प्रयोगों और विकास के क्षेत्र में अनुसंधान की एक लंबी और बहुत गहन अवधि से पहले हुआ था। बेशक, यूएसएसआर कोई अपवाद नहीं था। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के क्षेत्र में भौतिक विज्ञानी ए.जी. स्टोलेटोव और 19वीं शताब्दी के अंत में रेडियो संचारण उपकरणों के निर्माण पर ए.एस. पोपोव के कार्यों को इस दिशा में घरेलू विकास की शुरुआत माना जा सकता है। सोवियत काल में इलेक्ट्रॉनिक्स का विकास बीस के दशक में रेडियो प्रौद्योगिकी की तीव्र प्रगति से प्रेरित था, जिसमें सुपर-शक्तिशाली (उस समय के लिए) रेडियो ट्यूब, ट्यूब ट्रिगर और अन्य तत्वों के विकास ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। एम. ए. बोंच-ब्रूविच। इस क्षेत्र के तीव्र विकास को निर्धारित करने वाले कारकों में से एक देश में विज्ञान और शिक्षा का सामान्य उदय था।

विज्ञान के इतिहासकार जानते हैं कि इलेक्ट्रॉनिक्स मुद्दों की संपूर्ण श्रृंखला में सोवियत अनुसंधान और विकास का स्तर अक्सर विश्व स्तर से अधिक होता है और कभी भी इससे नीचे नहीं गिरता है। यह यूएसएसआर में वैज्ञानिक प्रगति की "विस्फोटक" प्रकृति और इस तथ्य के कारण था कि कई पश्चिमी देशों में विज्ञान का विकास युद्ध के बाद की अवधि (1914-1918) की मंदी और बाद में बहुत नकारात्मक रूप से प्रभावित हुआ था। 1929-1934 का गंभीर आर्थिक संकट।

प्रयोगकर्ताओं की रुचि वाली पहली समस्याओं में से एक धातु स्प्रिंग और अर्धचालक क्रिस्टल के बीच संपर्क के बिंदु पर एकतरफा चालकता थी: इस घटना के कारणों को समझना आवश्यक था।

सोवियत रेडियोफिजिसिस्ट इंजीनियर ओ. वी. लोसेव, जिन्होंने 1922 में कम-वर्तमान उपकरणों (4 वी तक के वोल्टेज पर काम करने वाले) के साथ प्रयोग किया, ने अर्धचालक क्रिस्टल डिटेक्टर में विद्युत चुम्बकीय दोलनों की घटना और उनके प्रवर्धन के प्रभाव की खोज की। उन्होंने क्रिस्टल की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता के गिरते खंड की खोज की और एक जनरेटिंग डिटेक्टर का निर्माण करने वाले पहले व्यक्ति थे, यानी, एक डिटेक्टर रिसीवर जो विद्युत चुम्बकीय दोलनों को बढ़ाने में सक्षम था। लोसेव ने अपने उपकरण को एक धातु की नोक और एक जिंकाइट क्रिस्टल (जिंक ऑक्साइड) की संपर्क जोड़ी पर आधारित किया, जिस पर एक छोटा वोल्टेज लगाया गया था। लोसेव का उपकरण सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स के इतिहास में "क्रिस्टैडाइन" के रूप में दर्ज हुआ। उल्लेखनीय है कि इस दिशा में निरंतर अनुसंधान के फलस्वरूप 1958 में टनल डायोड का निर्माण हुआ, जिसका अनुप्रयोग बीसवीं सदी के 60 के दशक में कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में हुआ। लोसेव एक नई घटना की खोज करने वाले पहले व्यक्ति थे - जब करंट एक बिंदु संपर्क से गुजरता है तो कार्बोरंडम क्रिस्टल की चमक। वैज्ञानिक ने इस घटना को पता लगाने वाले संपर्क में एक निश्चित "सक्रिय परत" के अस्तित्व से समझाया (जिसे बाद में पी-एन जंक्शन कहा गया, पी से - सकारात्मक, एन - नकारात्मक)।

1926 में, सोवियत भौतिक विज्ञानी हां. आई. फ्रेनकेल ने अर्धचालकों की क्रिस्टल संरचना में दोषों के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी, जिसे "रिक्त स्थान" या, अधिक सामान्यतः, "छेद" कहा जाता है, जो क्रिस्टल के चारों ओर घूम सकता है। 1930 के दशक में, शिक्षाविद् ए.एफ. इओफ़े ने लेनिनग्राद इंस्टीट्यूट ऑफ इंजीनियरिंग फिजिक्स में अर्धचालक के साथ प्रयोग शुरू किया।

1938 में, यूक्रेनी शिक्षाविद् बी.आई. डेविडॉव और उनके सहयोगियों ने क्रिस्टल डिटेक्टरों का उपयोग करके प्रत्यावर्ती धारा सुधार का एक प्रसार सिद्धांत प्रस्तावित किया, जिसके अनुसार यह कंडक्टरों की दो परतों के बीच की सीमा पर होता है पी-और एन-चालकता. 1939-1941 में कीव में आयोजित वी. ई. लश्करेव के शोध में इस सिद्धांत की और पुष्टि की गई और इसे विकसित किया गया। उन्होंने पाया कि कॉपर-कॉपर ऑक्साइड इंटरफ़ेस के समानांतर स्थित "बैरियर लेयर" के दोनों किनारों पर, विपरीत संकेतों (पीएन जंक्शन घटना) के वर्तमान वाहक हैं, और यह भी कि अर्धचालकों में अशुद्धियों की शुरूआत तेजी से उनकी क्षमता बढ़ाती है विद्युत धारा प्रवाहित करना. लश्करेव ने इंजेक्शन तंत्र (वर्तमान वाहकों का स्थानांतरण) की भी खोज की - एक ऐसी घटना जो अर्धचालक डायोड और ट्रांजिस्टर के संचालन का आधार बनती है।

युद्ध के फैलने से उनका काम बाधित हो गया, लेकिन इसके समाप्त होने के बाद, लश्करेव कीव लौट आए और 1946 में अपना शोध फिर से शुरू किया। उन्होंने जल्द ही अर्धचालकों में गैर-संतुलन वर्तमान वाहकों के द्विध्रुवी प्रसार की खोज की, और 1950 के दशक की शुरुआत में उन्होंने प्रयोगशाला में पहला बिंदु-बिंदु ट्रांजिस्टर का उत्पादन किया। तथ्य यह है कि उनके परीक्षण ऑपरेशन के परिणाम उत्साहजनक थे, इसकी पुष्टि निम्नलिखित जिज्ञासु प्रकरण से होती है।

सोवियत कंप्यूटिंग तकनीक के प्रणेता, शिक्षाविद एस. ए. लेबेदेव, जिन्होंने कीव में पहला सोवियत कंप्यूटर एमईएसएम बनाया (1949-1951) और वहां एक वैज्ञानिक स्कूल की स्थापना की, अपने 50वें जन्मदिन (2 नवंबर, 1952) के दिन कीव आए। वहां उन्होंने लश्करेव के ट्रांजिस्टर के बारे में सुना और, उनके सम्मान में तैयार किए गए समारोहों को नजरअंदाज करते हुए (और लेबेडेव को आम तौर पर कोई भी आधिकारिक पसंद नहीं था, इसे समय की बर्बादी मानते हुए), सीधे एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिकी संस्थान में प्रयोगशाला में चले गए। यूक्रेनी एसएसआर. लश्करेव और उनके विकास से परिचित होने के बाद, लेबेदेव ने अपने साथ आए स्नातक छात्र ए. कोंडालेव को नए ट्रांजिस्टर और डायोड पर आधारित कई कंप्यूटर उपकरणों को डिजाइन करना शुरू करने के लिए आमंत्रित किया, जो उन्होंने लश्करेव के साथ तीन महीने की इंटर्नशिप के बाद किया। (लेखक को इस मामले के बारे में लेबेदेव के एक अन्य स्नातक छात्र - अब यूक्रेन के शिक्षाविद बी.एन. मालिनोव्स्की ने बताया था, जो बैठक में भी उपस्थित थे और बाद में उल्लिखित कार्य में शामिल हो गए।) सच है, इस परियोजना के किसी भी औद्योगिक विकास के बारे में जानकारी - कम से कम नागरिक क्षेत्र में - अनुपस्थित हैं, लेकिन यह समझ में आता है: उन वर्षों में ट्रांजिस्टर का बड़े पैमाने पर उत्पादन अभी तक मौजूद नहीं था।

दुनिया भर में ट्रांजिस्टर का व्यापक उपयोग बाद में शुरू हुआ। फिर भी, लश्करेव की वैज्ञानिक खूबियों की सराहना की गई: उन्होंने यूक्रेन के विज्ञान अकादमी के नए सेमीकंडक्टर्स संस्थान का नेतृत्व किया, जिसे 1960 में खोला गया था।

डेविडोव द्वारा प्रस्तावित पीएन-जंक्शन सिद्धांत को बाद में संयुक्त राज्य अमेरिका में डब्ल्यू शॉक्ले द्वारा विकसित किया गया था। 1947 में, शॉक्ले के निर्देशन में काम करते हुए डब्ल्यू. ब्रैटन और जे. बार्डीन ने जर्मेनियम क्रिस्टल पर आधारित डिटेक्टरों में ट्रांजिस्टर प्रभाव की खोज की। (यह दिलचस्प है कि उनके प्रयोग जर्मन इलेक्ट्रिकल इंजीनियर आर. डब्ल्यू. पोहल के युद्ध-पूर्व प्रयोगों के समान थे, जिन्होंने 1937 में आर. हिल्श के साथ मिलकर गैलियम ब्रोमाइड के एकल क्रिस्टल पर आधारित एक एम्पलीफायर बनाया था।) 1948 में, शॉक्ले के शोध के परिणाम प्रकाशित हुए और पहले जर्मेनियम ट्रांजिस्टर का निर्माण बिंदु संपर्क के साथ किया गया। निस्संदेह, वे पूर्णता से बहुत दूर थे। इसके अलावा, उनके डिज़ाइन में अभी भी एक प्रयोगशाला स्थापना की विशेषताएं मौजूद हैं (जो, हालांकि, ऐसे किसी भी आविष्कार के उपयोग की प्रारंभिक अवधि के लिए विशिष्ट है)। पहले ट्रांजिस्टर की विशेषताएं अस्थिर और अप्रत्याशित थीं, और इसलिए उनका वास्तविक व्यावहारिक उपयोग 1951 के बाद शुरू हुआ, जब शॉक्ले ने एक अधिक विश्वसनीय ट्रांजिस्टर - प्लेनर बनाया, जिसमें 1 सेमी की कुल मोटाई के साथ एन-पी-एन जर्मेनियम की तीन परतें शामिल थीं। सेमीकंडक्टर्स के क्षेत्र और ट्रांजिस्टर के आविष्कार के लिए शॉक्ले, बार्डीन और ब्रैटन को 1956 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला था (दिलचस्प बात यह है कि बार्डीन एकमात्र भौतिक विज्ञानी हैं जिन्हें दो बार नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था, दूसरी बार 1972 में उनके सिद्धांत के विकास के लिए) अतिचालकता)।

यूएसएसआर में, ट्रांजिस्टर पर काम लगभग उसी गति से किया गया जैसे विदेशों में किया गया था। लश्करेव की कीव प्रयोगशाला के समानांतर, मॉस्को इंजीनियर ए.वी. कसीसिलोव के अनुसंधान समूह ने 1948 में रडार स्टेशनों के लिए जर्मेनियम डायोड बनाए। फरवरी 1949 में, कसीसिलोव और उनके सहायक एस.जी. मडोयान (उस समय मॉस्को इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल टेक्नोलॉजी में एक छात्रा, "प्वाइंट ट्रांजिस्टर" विषय पर अपनी थीसिस कर रही थी) ने पहली बार ट्रांजिस्टर प्रभाव देखा। सच है, पहला प्रयोगशाला नमूना एक घंटे से अधिक समय तक काम नहीं कर सका, और फिर नई सेटिंग्स की आवश्यकता थी। उसी समय, कसीसिलोव और मैडोयान ने सोवियत संघ में ट्रांजिस्टर पर पहला लेख प्रकाशित किया, जिसे "क्रिस्टलीय ट्रायोड" कहा गया।

लगभग उसी समय, देश की अन्य प्रयोगशालाओं में पॉइंट-पॉइंट ट्रांजिस्टर विकसित किए गए थे। इस प्रकार, 1950 में, जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के प्रयोगात्मक नमूने एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिक संस्थान (बी.एम. वुल, ए.वी. रज़ानोव, वी.एस. वाविलोव, आदि) और लेनिनग्राद इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी (वी.एम. टुचकेविच, डी.एन. नास्लेडोव) में बनाए गए थे।

1953 में, यूएसएसआर में पहला सेमीकंडक्टर संस्थान (अब पल्सर रिसर्च इंस्टीट्यूट) आयोजित किया गया था। कसीसिलोव की प्रयोगशाला को वहां स्थानांतरित कर दिया गया, जिसमें मैडोयान ने पहला मिश्र धातु जर्मेनियम ट्रांजिस्टर विकसित किया। उनका विकास आवृत्ति सीमा के विस्तार और ट्रांजिस्टर की दक्षता में वृद्धि से जुड़ा है। संबंधित कार्य TsNII-108 (अब GosTSNIRTI) में प्रोफेसर एस जी कलाश्निकोव की प्रयोगशाला के साथ संयुक्त रूप से किया गया था: एक नई अवधि शुरू हुई, जिसमें सेमीकंडक्टर क्षेत्र में विशेषज्ञता वाले विभिन्न संगठनों के सहयोग की विशेषता थी। 1940 के दशक के उत्तरार्ध में, समान खोजें अक्सर एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से की गईं, और उनके लेखकों को अपने सहयोगियों की उपलब्धियों के बारे में कोई जानकारी नहीं थी। इस "वैज्ञानिक समानता" का कारण इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में अनुसंधान की गोपनीयता थी, जो रक्षा महत्व का था। ट्रांजिस्टर के भविष्य के उपभोक्ताओं - पहले इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर के निर्माण के दौरान एक समान तस्वीर देखी गई थी। उदाहरण के लिए, एस. ए. लेबेदेव ने, कीव में अपने पहले कंप्यूटर पर काम शुरू करते हुए, यह संदेह नहीं किया कि उसी समय मॉस्को में, शिक्षाविद् आई. एस. ब्रुक और उनके सहायक भी एक इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर के प्रोजेक्ट पर काम कर रहे थे।

हालाँकि, गोपनीयता किसी भी तरह से "सोवियत विशेषता" नहीं थी: रक्षा विकास को दुनिया भर में वर्गीकृत किया जाता है। ट्रांजिस्टर के आविष्कार को भी बेल (जहां शॉक्ले ने उस समय काम किया था) द्वारा सख्ती से वर्गीकृत किया गया था, और इसके बारे में पहली रिपोर्ट केवल 1 जुलाई, 1948 को छपी थी: द न्यूयॉर्क टाइम्स में एक छोटे से लेख में, जो अनावश्यक विवरण के बिना थी डिवीजन बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के निर्माण पर रिपोर्ट की गई जिसने वैक्यूम ट्यूब को बदल दिया।

विशेष अनुसंधान संगठनों के एक नेटवर्क के गठन के साथ, ट्रांजिस्टर के विकास में लगातार तेजी आई। 1950 के दशक की शुरुआत में, NII-160 में, F. A. शचीगोल और N. N. स्पाइरो ने प्रतिदिन C1-C4 प्रकार के दर्जनों पॉइंट-पॉइंट ट्रांजिस्टर का उत्पादन किया, और M. M. समोखावलोव ने समूह प्रौद्योगिकी, "मेल्टिंग-इन" तकनीक का उपयोग करके NII-35 में नए समाधान विकसित किए। - आरएफ ट्रांजिस्टर का पतला आधार प्राप्त करने के लिए प्रसार ”। 1953 में, अर्धचालकों के थर्मोइलेक्ट्रिक गुणों के अध्ययन के आधार पर, ए.एफ. इओफ़े ने थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर की एक श्रृंखला बनाई, और प्लानर ट्रांजिस्टर P1, P2, P3 का निर्माण NII-35 में किया गया। जल्द ही, एस जी कलाश्निकोव की प्रयोगशाला में, 1.0 - 1.5 मेगाहर्ट्ज की आवृत्तियों के लिए एक जर्मेनियम ट्रांजिस्टर प्राप्त किया गया था, और एफ ए शचीगोल ने P501-P503 प्रकार के सिलिकॉन मिश्र धातु ट्रांजिस्टर डिजाइन किए थे।

1957 में, सोवियत उद्योग ने 2.7 मिलियन ट्रांजिस्टर का उत्पादन किया। रॉकेट और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के निर्माण और विकास की शुरुआत, और फिर कंप्यूटर, साथ ही उपकरण बनाने और अर्थव्यवस्था के अन्य क्षेत्रों की ज़रूरतें ट्रांजिस्टर और अन्य घरेलू स्तर पर उत्पादित इलेक्ट्रॉनिक घटकों द्वारा पूरी तरह से संतुष्ट थीं।