Изобретение транзистора
Изобретение транзистора в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттейном и Уильямом Б. Шокли из исследовательского отдела компании Bell стало первым из целой серии новых устройств, обладающих огромным потенциалом для расширения возможностей электронного оборудования (см. фотографию). Транзисторы, а также такие последующие разработки, как интегральные схемы, изготавливаются из кристаллических твердых материалов, называемых полупроводниками, которые обладают электрическими свойствами, которые можно изменять в чрезвычайно широком диапазоне путем добавления мизерных количеств других элементов. Электрический ток в полупроводниках переносится электронами, имеющими отрицательный заряд, а также «дырками», аналогичными образованиями, несущими положительный заряд. Наличие двух видов носителей заряда в полупроводниках — ценное свойство, используемое во многих электронных устройствах, изготовленных из таких материалов.
В первых транзисторах в качестве полупроводникового материала использовался германий, поскольку методы его очистки до необходимой степени были разработаны во время и вскоре после Второй мировой войны. Поскольку электрические свойства полупроводников чрезвычайно чувствительны к малейшему содержанию некоторых других элементов, в материалах, используемых для изготовления полупроводниковых приборов, допускается содержание лишь одной части на миллиард таких элементов.
В конце 1950-х годов в результате исследований по очистке кремния удалось получить материал, пригодный для производства полупроводниковых приборов, и примерно с 1960 года стали выпускаться новые устройства на основе кремния. Кремний быстро стал предпочтительным сырьем, поскольку он гораздо более распространен, чем германий, и поэтому менее дорог. Кроме того, кремний сохраняет свои полупроводниковые свойства при более высоких температурах, чем германий. Кремниевые диоды могут работать при температуре до 200 °C (400 °F), в то время как германиевые диоды не могут работать при температуре выше 85 °C (185 °F). Было еще одно важное свойство кремния, не оцененное в то время, но имевшее решающее значение для разработки недорогих транзисторов и интегральных схем: кремний, в отличие от германия, при нагревании до высоких температур в присутствии кислорода образует прочно прилипающую оксидную пленку с отличными электроизоляционными свойствами. Эта пленка используется в качестве маски, позволяющей вводить в нее необходимые примеси, изменяющие электрические свойства кремния, при изготовлении полупроводниковых приборов. Рисунок маски, сформированный с помощью фотолитографического процесса, позволяет создавать в кремнии крошечные транзисторы и другие электронные компоненты.
