Sejarah dan Teori Transistor


1940 –  Penemuan p-n Junction

Russell Ohl menemukan junction pn dan efek fotovoltaik silikon yang mengarah pada pengembangan dari transistor junction dan sel surya.

Pada pertengahan 1930-an Russell Ohl, seorang elektrokimiawi di Bell Telephone Labs di Holmdel, NJ, memulai penyelidikan  penggunaan rectifier silikon sebagai detektor radar. Ia menemukan bahwa peningkatan kemurnian silikon membantu meningkatkan kemampuan deteksi radar . Pada tanggal 23 Februari 1940, dia menguji lempengan silikon kecil yang mempunyai sifat unik yg  mengejutkan. Ketika terkena cahaya terang, arus yang mengalir melalui lempengan melonjak lumayan. Dia juga melihat bahwa bagian-bagian yang berbeda dari kristal menghasilkan efek listrik berlawanan saat diuji dengan “cat whisker ” sebuah alat  probe.

Russel Ohl

Russel Ohl (Kiri)

Ohl dan koleganya Jack Scaff menggabungkan 2  lempengan terdiri dari  jenis  silikon impuritas (silikon yg telah dikotori) yang berbeda . Ketidakmurnian, elemen fosfor, menghasilkan sedikit kelebihan elektron sementara yang lain, boron, menyebabkan kekurangan sedikit (kemudian dikenal sebagai “lubang”). Mereka menyebut daerah tipe-n (untuk negatif) dan tipe-p (positif), permukaan atau “penghalang” di mana daerah ini bertemu dikenal sebagai “persimpangan pn.” Cahaya mencolok persimpangan ini merangsang elektron mengalir dari n-sisi ke sisi p-, sehingga terjadi  arus listrik.

Konsepsi William Shockley dari transistor junction di 1948 (1948 Milestone) itu  berasal dari penemuan Ohl  yg kebetulan di tahun 1940 itu. Persimpangan pn menjadi bentuk paling umum dari penyearah digunakan dalam industri elektronik dan sejak itu menjadi dasar dalam desain perangkat semikonduktor.

1941 – Semikonduktor dioda rectifier digunakan pada Perang Dunia ke II

Teknologi semikonduktor mengambil lompatan raksasa selama Perang Dunia II, sebagai penerima radar yang dibutuhkan solid-state rectifier untuk mendeteksi dan mengubah sinyal microwave pada frekuensi yang lebih tinggi daripada yang mungkin menggunakan tabung vakum dioda. Silikon dan germanium muncul sebagai bahan semikonduktor dominan karena perang upaya R & D. Setelah pekerjaan Russell Ohl yang merintis silikon, (1940 Milestone) peneliti di universitas dan perusahaan di Inggris dan Amerika Serikat teknik yang dikembangkan untuk memurnikan kedua elemen dan “doping” mereka dengan ketidakmurnian yang dipilih untuk memperoleh karakteristik semikonduktor yang diinginkan. Jutaan kristal dioda penyearah, dengan titik logam menghubungi sepotong kecil dari silikon atau germanium dalam, yang dibuat untuk digunakan dalam Sekutu penerima radar.

Di bawah naungan Laboratorium Radiasi MIT, pemurnian silikon terjadi terutama di University of Pennsylvania, yang dipimpin oleh fisikawan Frederick Seitz, dan Dupont Chemical Company. Silikon persen kemurnian 99,999 tersedia pada akhir perang. Sebagian besar penelitian germanium terjadi di Universitas Purdue di bawah Karl Lark-Horovitz. Pada tahun 1947 Walter Brattain menggunakan lempengan kemurnian tinggi germanium dikembangkan di Purdue dalam fabrikasi pertama, transistor titik kontak.

Juga penting adalah upaya penelitian di Bell Labs, yang dipimpin oleh metalurgi Jack Scaff (Lihat foto di di tahun 1940 Milestone) dan ahli kimia Henry Theurer, untuk memahami bagaimana berbagai ketidak murnian menyebabkan tipe-n semikonduktor dengan kelebihan elektron dan semikonduktor tipe-p dengan defisit elektron (atau kelebihan lubang). Dengan menambahkan sejumlah kecil elemen seperti fosfor dari kolom kelima dari tabel periodik untuk murni silikon dan germanium, mereka memperoleh material tipe-n. Menambahkan unsur-kolom ketiga seperti boron memberi mereka tipe-p.

1947 – Invention of the Point-Contact Transistor

Point Contact Transistor

Sebuah transistor point-contact adalah tipe pertama solid-state transistor elektronik yang pernah dibangun. Itu dibuat oleh para peneliti John Bardeen dan Walter Houser Brattain di Bell Laboratories pada Desember 1947. Mereka bekerja dalam kelompok yang dipimpin oleh fisikawan William Bradford Shockley. Kelompok ini telah bekerja sama dalam eksperimen dan teori efek medan listrik dalam bahan solid state, dengan tujuan menggantikan tabung vakum dengan yang lebih kecil, kurang memakan daya perangkat.

Percobaan kritis, dilakukan pada tanggal 16 Desember 1947, terdiri dari blok germanium, semikonduktor, dengan dua kontak emas dengan jarak yg sangat dekat yg ditahan  oleh pegas. Brattain menempel strip kecil kertas emas di atas titik segitiga plastik – konfigurasi yang pada dasarnya adalah dioda titik-kontak. Dia kemudian dengan hati-hati mengiris emas di ujung segitiga. Ini menghasilkan dua kontak emas elektrik terisolasi sangat dekat satu sama lain.

Potongan germanium digunakan memiliki lapisan permukaan dengan kelebihan elektron. Ketika sebuah sinyal listrik berjalan melalui foil emas, disuntikkan lubang (poin yang kekurangan elektron). Ini menciptakan lapisan tipis yang memiliki kelangkaan elektron.

Sebuah arus positif yang kecil diterapkan pada salah satu dari dua kontak memiliki pengaruh terhadap arus yang mengalir antara kontak lainnya dan dasar di mana blok germanium dipasang. Bahkan, perubahan kecil dalam arus kontak pertama, menyebabkan perubahan besar dalam kontak kedua saat ini, sehingga itu adalah penguat. Kontak pertama adalah “emitor” dan kontak kedua adalah “kolektor”. The-rendah saat terminal input ke transistor titik kontak emitor, sedangkan output terminal arus tinggi adalah basis dan kolektor. Ini berbeda dari jenis kemudian bipolar junction transistor ditemukan pada tahun 1951 yang beroperasi sebagai transistor masih melakukannya, dengan rendah terminal input saat ini sebagai dasar dan dua terminal output tinggi saat ini adalah emitor dan kolektor.

Tidak seperti perangkat semikonduktor yg lain,  transistor titik kontakdapat dibuat oleh orang awam , dimulai dengan germanium titik-kontak dioda sebagai sumber bahan (bahkan dioda terbakar habis dapat digunakan, dan transistor bisa kembali terbentuk jika rusak, beberapa kali jika perlu).

Transistor titik kontak yang dikomersialisasikan dan dijual oleh Western Electric dan lain-lain tapi segera digantikan oleh bipolar junction transistor, yang lebih mudah untuk diproduksi dan lebih kasar. Germanium dipekerjakan secara ekstensif selama dua dekade dalam pembuatan transistor, tetapi kemudian hampir seluruhnya digantikan oleh silikon dan bahan paduan lainnya. Pada 2012 germanium titik-kontak dioda terus menjadi tersedia untuk digunakan sebagai detektor frekuensi radio. Dioda Point-kontak yang terbuat dari bahan lain, termasuk silikon, dan memiliki sifat microwave yang baik .

Grown Junction Transistor

Grown junction transistor ditemukan oleh William Shockley di Bell Labs pada 23 Juni 1948  adalah tipe pertama bipolar junction transistor yg dibuat (paten yang diajukan 26 Juni 1948), enam bulan setelah bipolar transistor point-contact dibuat . Pertama prototipe dari bahan germanium  dibuat pada tahun 1949. Bell Labs mengumumkan Shockley grown  junction transistor pada tanggal 4 Juli 1951.

Alloy Junction Transistor

Alloy junction transistors yg pertama  dibuat oleh RN Hall di General Electric  . Dia menciptakan sebuah persimpangan PNP (atau NPN) dalam satu wafer satu jenis doping semikonduktor dengan memungkinkan pelet kecil bahan doping, seperti Indium yang di dopes ke jenis-P, untuk paduan dengan wafer semikonduktor pada setiap sisi itu. Sebagai atom Indium menyebar ke semikonduktor, mereka menciptakan sebuah wilayah semikonduktor jenis-P di kedua sisi wafer, dan di antara mereka, bahan tipe N yang tersisa membentuk dasar dari transistor PNP. Lapisan dasar dapat dibuat lebih tipis daripada  grown junction transistor dan ini meningkatkan kinerja frekuensi tinggi yang tersedia dari transistor.

Alloy Transistor Junction   Alloy Junction Transistor

 

Iklan

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s


%d blogger menyukai ini: