قصة الترانزستور: الخوض لمسة في الظلام

كان الطريق إلى مفاتيح الحالة الصلبة طويلًا وصعبًا. لقد بدأ باكتشاف أن بعض المواد تتصرف بغرابة في وجود الكهرباء - وليس بالطريقة التي تنبأت بها النظريات الموجودة. تلا ذلك قصة عن كيف أصبحت التكنولوجيا في القرن العشرين نظامًا علميًا ومؤسسيًا على نحو متزايد. ساهم الهواة والمبتدعون والمخترعون المحترفون ، بدون تعليم علمي تقريبًا ، إسهامات جادة في تطوير التلغراف والهاتف والإذاعة. ولكن ، كما سنرى ، حدثت جميع أوجه التقدم تقريبًا في تاريخ إلكترونيات الحالة الصلبة بفضل العلماء الذين يدرسون في الجامعات (وعادة ما يكونون حاصلين على درجة الدكتوراه في الفيزياء) ويعملون في الجامعات أو مختبرات أبحاث الشركات.

يمكن لأي شخص لديه حق الوصول إلى ورشة عمل ولديه مهارات أساسية في العمل مع المواد تجميع المرحلات من الأسلاك والمعادن والخشب. لإنشاء مصابيح إلكترونية ، هناك حاجة إلى أدوات أكثر تخصصًا يمكنها إنشاء قارورة زجاجية وضخ الهواء منها. اختفت أجهزة الحالة الصلبة في حفرة أرنب ، لم يعد منها التبديل الرقمي أبدًا ، وانخفضت أعمق في عوالم كانت مفهومة فقط للرياضيات المجردة ولا يمكن الوصول إليها إلا بمعدات باهظة الثمن بجنون.

الغالينة كبرتيد الرصاص

في عام 1874 ، فرديناند براون ، عالم فيزياء يبلغ من العمر 24 عامًا من مدرسة سانت توماس في لايبزيغ ، نشر أول عمل علمي مهم في حياته المهنية الطويلة. تم قبول العمل "على مرور التيارات الكهربائية من خلال كبريتيد المعادن" في مجلة Pogendorff's Annalen ، وهي مجلة مرموقة مكرسة للعلوم الفيزيائية. على الرغم من العنوان الممل ، وصف عمل براون العديد من النتائج التجريبية المدهشة والخفية.


فرديناند براون

كان براون مفتونًا بالكبريتيدات - البلورات المعدنية التي تتكون من مركبات الكبريت مع المعادن - بفضل عمل يوهان فيلهلم جيتورف . مرة أخرى في عام 1833 ، أشار مايكل فاراداي إلى أن توصيلية كبريتيد الفضة تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة ، وهو ما يتعارض تمامًا مع سلوك الموصلات المعدنية. قام هيتورف بتجميع تقرير كمي شامل حول قياسات هذا التأثير في خمسينيات القرن التاسع عشر ، بالنسبة للكبريتيدات من الفضة والنحاس. براون ، باستخدام إعداد تجريبي متطور ضغط سلك معدني على بلورة كبريتيد مع نبع لضمان اتصال جيد ، وجد شيئًا أكثر غرابة. تعتمد توصيلية البلورات على الاتجاه - على سبيل المثال ، يمكن أن يتدفق التيار بشكل جيد في اتجاه واحد ، ولكن عندما يتم عكس قطبية البطارية ، قد ينخفض ​​التيار بشكل مفاجئ. عملت البلورات في اتجاه واحد مثل الموصلات (مثل المعادن العادية) ، وفي الاتجاه الآخر عملت مثل العوازل (مثل الزجاج أو المطاط). أصبحت هذه الخاصية تُعرف باسم التصحيح ، نظرًا لقدرتها على تصحيح تيار متناوب "شرير" ، مما يحولها إلى تيار "ثابت" مباشر.

في نفس الوقت تقريبًا ، اكتشف الباحثون خواص غريبة أخرى لمواد مثل السيلينيوم ، والتي يمكن صهرها من خامات معدنية كبريتيدية معينة. تحت تأثير الضوء ، زاد السيلينيوم الموصلية وبدأ في توليد الكهرباء ، ويمكن استخدامه أيضًا للتصحيح. هل كان هناك أي اتصال مع بلورات كبريتيد؟ وبدون النماذج النظرية القادرة على شرح ما كان يحدث ، ساد الفوضى في هذا المجال.

ومع ذلك ، فإن عدم وجود نظرية لم توقف محاولات لوضع النتائج موضع التنفيذ. في أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر ، أصبح براون أستاذًا في جامعة ستراسبورج - تم ضمها مؤخرًا من فرنسا خلال الحرب الفرنسية البروسية وأطلق عليها اسم جامعة كايزر فيلهلم. هناك تم امتصاصه في عالم جديد مثير من التلغراف اللاسلكي. وافق على اقتراح مجموعة من رواد الأعمال بالاشتراك لإنشاء نظام اتصال لاسلكي يعتمد على نقل الموجات اللاسلكية عبر المياه. ومع ذلك ، سرعان ما تخلى هو وشركاؤه عن الفكرة الأصلية لصالح الإشارة المحمولة جواً ، والتي استخدمها ماركوني وآخرون.

من بين جوانب الراديو التي سعت مجموعة براون إلى تحسينها ، كان جهاز الاستقبال القياسي في ذلك الوقت هو جهاز التماسك . واستند ذلك إلى حقيقة أن موجات الراديو أجبرت الملفات الصوتية على التجمع في قطعة واحدة ، مما سمح للتيار من البطارية بالمرور إلى جهاز الإشارة. لقد نجح ذلك ، لكن النظام استجاب فقط للإشارات القوية نسبيًا ، ولكسر كتلة نشارة الخشب ، كان من الضروري ضرب الجهاز باستمرار. استذكر براون تجاربه القديمة مع بلورات الكبريتيد ، وفي عام 1899 ، قام بإعادة تكوين إعداداته التجريبية القديمة بهدف جديد - ليكون بمثابة كاشف للإشارات اللاسلكية. لقد استخدم تأثير التصحيح لتحويل التيار المتذبذب الصغير الناتج عن موجات الراديو المارة إلى تيار مباشر ، والذي يمكن تشغيله بواسطة مكبر صوت صغير ينتج نقرات مسموعة لكل نقطة أو شرطة. أصبح هذا الجهاز يُعرف لاحقًا باسم " كاشف الطولي للقطط " نظرًا لظهور الأسلاك ، التي لمست بسهولة الجزء العلوي من البلورة. في الهند البريطانية (حيث بنغلاديش اليوم) ، بنى العالم والمخترع جاغاديش بوس جهازًا مشابهًا ، حتى في عام 1894. سرعان ما بدأ الباقي في صنع أجهزة استشعار مماثلة تعتمد على السيليكون والكربوروندم (كربيد السيليكون).

ومع ذلك ، فقد تم ذوبان كبريتيد الرصاص من galena ، لإنتاج الرصاص منذ العصور القديمة ، والتي أصبحت المادة المفضلة للكاشفات البلورية. لقد اتضح أنها بسيطة التصنيع ورخيصة ، ونتيجة لذلك أصبحت شعبية بجنون بين الجيل المبكر من راديو لحم الخنزير. علاوة على ذلك ، على عكس المُثبِّت الثنائي (مع نشارة الخشب التي ضلت أم لا) ، يمكن أن ينتج المعدل البلوري إشارة مستمرة. لذلك ، يمكنه إعطاء صوت مسموع ونقل الموسيقى ، وليس فقط رمز مورس مع النقاط والشرطات.


غالينا القط مقرها للكشف عن الطولي. قطعة صغيرة من الأسلاك على اليسار عبارة عن شارب ، وقطعة من المواد الفضية أدناه عبارة عن بلورة غالينا.

ومع ذلك ، وكما اكتشفت فصائل الضيق المزعجة قريبًا ، فقد يستغرق الأمر بضع دقائق أو حتى ساعات للعثور على نقطة سحرية على سطح البلورة تعطي استقامة جيدة. وكانت الإشارات دون التضخيم ضعيفة وكان لها صوت معدني. بحلول العشرينيات من القرن الماضي ، كانت أجهزة الاستقبال القائمة على الأنبوب ومكبرات الصوت ذات الصمام الثلاثي تقضي فعليًا على أجهزة الكشف البلورية في كل مكان تقريبًا. كانت ميزة جذابة بهم الرخص فقط.

يبدو أن هذا المظهر القصير في ساحة أجهزة الراديو هو الحد من التطبيق العملي للخواص الكهربائية الغريبة للمادة التي اكتشفها براون وغيرها.

أكسيد النحاس

ثم في العشرينات من القرن العشرين ، اكتشف فيزيائي آخر يدعى لارس جروندل شيئًا غريبًا في إعداده التجريبي. جروندال ، أول سلسلة من الأزواج الأذكياء والمضطربين في تاريخ الغرب الأمريكي ، كان نجل مهندس مدني. عمل والده ، الذي هاجر من النرويج في عام 1880 ، لعدة عقود في السكك الحديدية في كاليفورنيا وأوريجون وواشنطن. في البداية ، بدا أن جروندال قرر ترك عالم والده الهندسي وراءه ، وذهب إلى معهد جونز هوبكنز للحصول على درجة الدكتوراه في الفيزياء لاتخاذ المسار الأكاديمي. ولكن بعد ذلك شارك في أعمال السكك الحديدية وتولى منصب مدير الأبحاث في شركة Union Switch and Signal ، وهي شركة تابعة لشركة Westinghouse الصناعية العملاقة ، التي قدمت المعدات اللازمة لصناعة السكك الحديدية.

تشير مصادر مختلفة إلى أسباب متضاربة دفعت جروندال إلى دراسته ، ولكن كما هو الحال ، فقد بدأ في تجربة الأقراص النحاسية التي تم تسخينها على جانب واحد لإنشاء طبقة مؤكسدة. من خلال العمل معهم ، لفت الانتباه إلى عدم تناسق التيار - كانت المقاومة في اتجاه واحد أكبر بثلاث مرات من الاتجاه الآخر. قام قرص من النحاس وأكسيد النحاس بتصحيح التيار ، تمامًا مثل بلورة كبريتيد.


دائرة مقوم أكسيد النحاس

على مدار الأعوام الستة المقبلة ، طور جروندال مقومًا للاستخدام التجاري استنادًا إلى هذه الظاهرة ، حيث استعان بباحث أمريكي آخر ، بول جيجر ، ثم أرسل طلب براءة اختراع وأعلن اكتشافه في الجمعية الفيزيائية الأمريكية في عام 1926. أصبح الجهاز على الفور نجاحًا تجاريًا. بسبب عدم وجود خيوط هشة ، كان أكثر موثوقية بكثير من المعدل على المصابيح الإلكترونية ، بناءً على مبدأ صمام Fleming ، وكان رخيصًا في الإنتاج. على عكس بلورات المعدل البراونية ، عمل في المحاولة الأولى ، وبفضل مساحة التلامس الأكبر للمعادن والأكسيد ، عمل مع مجموعة واسعة من التيارات والفولتية. يمكنه شحن البطاريات ، واكتشاف الإشارات في الأنظمة الكهربائية المختلفة ، ويعمل بمثابة أداة أمان في المولدات القوية. عند استخدامها كخلية ضوئية ، يمكن أن تعمل الأقراص كمقاييس ضوئية ، وكانت مفيدة بشكل خاص في التصوير الفوتوغرافي. طور باحثون آخرون في الوقت نفسه مقومات السيلينيوم التي وجدت استخدامات مماثلة.


حزمة من المقومات على أساس أكسيد النحاس. زاد تجميع العديد من الأقراص من المقاومة العكسية ، مما أتاح استخدامها مع الجهد العالي.

بعد بضع سنوات ، قرر اثنان من علماء الفيزياء من مختبرات بيلا ، جوزيف بيكر ووالتر براتين ، دراسة مبدأ تشغيل مقوم النحاس - وكانا مهتمين بمعرفة كيفية عمله وكيف يمكن استخدامه في نظام بيل.


براتين في الشيخوخة - تقريبا. 1950

كان Brattain في الأصل من نفس أماكن Grondal ، من شمال غرب المحيط الهادئ ، حيث نشأ في مزرعة تقع على بعد بضعة كيلومترات من الحدود الكندية. في المدرسة الثانوية ، أصبح مهتمًا بالفيزياء ، وأظهر قدراته في هذا المجال ، وفي النهاية حصل على الدكتوراه من جامعة مينيسوتا في أواخر العشرينات ، وحصل على وظيفة في مختبر بيل في عام 1929. من بين أشياء أخرى ، درس أحدث الفيزياء النظرية في الجامعة ، واكتسب شعبية في أوروبا ، والمعروفة باسم ميكانيكا الكم (أمينها كان جون هازبروك فان فليك ، الذي كلف جون أتاناسوف أيضًا).

ثورة الكم

تطورت المنصة النظرية الجديدة ببطء خلال العقود الثلاثة الماضية ، وستكون قادرة في الوقت المناسب على شرح جميع الظواهر الغريبة التي لوحظت لسنوات عديدة في مواد مثل غالينا والسيلينيوم وأكسيد النحاس. تسببت مجموعة كاملة من علماء الفيزياء الشباب ، ومعظمهم من ألمانيا والبلدان المجاورة ، في حدوث ثورة في الفيزياء. في كل مكان ، انظروا ، لم يكتشفوا العالم السلس والمستمر الذي تعلموه ، لكنهم كتل منفصلة غريبة.

بدأ كل شيء في 1890s. قرر ماكس بلانك ، الأستاذ المشهور في جامعة برلين ، العمل مع مشكلة معروفة لم تحل: كيف " الجسم الأسود المطلق " (مادة مثالية تمتص كل الطاقة ولا يعكسها) ينبعث الإشعاع في الطيف الكهرومغناطيسي؟ جربت نماذج مختلفة ، لم يتزامن أي منها مع النتائج التجريبية - لم يتمكنوا من التعامل مع أحد الطيفين أو أحدهما. اكتشف بلانك أنه إذا افترضنا أن الجسم ينبعث الطاقة في "رزم" صغيرة ذات حجم منفصل ، فيمكننا إذن كتابة قانون بسيط للعلاقة بين التردد والطاقة ، والذي يتزامن بشكل مثالي مع نتائج تجريبية.

بعد فترة وجيزة ، اكتشف أينشتاين أن نفس الشيء يحدث مع امتصاص الضوء (أول تلميح للفوتونات) ، وأظهر جيه جي تومسون أن الكهرباء لا يتم نقلها أيضًا بواسطة سائل أو موجة مستمرة ، ولكن بواسطة جزيئات منفصلة. ثم أنشأ نيلز بور نموذجًا يوضح كيف تنبعث الذرات المنفعلة من الإشعاع عن طريق تعيين مدارات منفصلة في ذرة للإلكترونات ، ولكل منها طاقة خاصة بها. ومع ذلك ، فإن هذا الاسم مضلل لأنه لا يتصرف بأي شكل من الأشكال مع مدارات الكواكب - في نموذج بوهر ، الإلكترونات المنقولة على الفور من مدار واحد ، أو مستوى طاقة ، إلى آخر ، دون المرور عبر حالة وسيطة. وأخيرًا ، في العشرينات من القرن العشرين ، أنشأ إروين شرودنجر وفيرنر هايزنبرغ وماكس بورن منصة رياضية معممة تُعرف باسم ميكانيكا الكم ، والتي تضمنت جميع النماذج الكمومية الخاصة التي تم إنشاؤها على مدار العشرين عامًا الماضية.

بحلول هذا الوقت ، كان الفيزيائيون مقتنعين بالفعل بأن مواد مثل السيلينيوم والغالينا ، التي تظهر خصائص الخلايا الضوئية وتصحيحها ، تنتمي إلى فئة منفصلة من المواد ، والتي أطلقوا عليها أشباه الموصلات. استغرق التصنيف وقتا طويلا لعدة أسباب. أولاً ، كانت فئات "الموصلات" و "العوازل" نفسها واسعة للغاية. ما يسمى كان "الموصلات" مختلفين للغاية في الموصلية ، وكان نفس الشيء (إلى حد أقل) من سمات العوازل ، ولم يكن من الواضح كيف يمكن أن يعزى أي موصل معين إلى أي من هذه الفئات. علاوة على ذلك ، حتى منتصف القرن العشرين كان من المستحيل الحصول على أو إنشاء مواد نقية للغاية ، ويمكن دائمًا أن تعزى أي شذوذ في توصيل المواد الطبيعية إلى التلوث.

يمتلك الفيزيائيون الآن كل من الأدوات الرياضية لميكانيكا الكم وفئة جديدة من المواد التي يمكن تطبيقها عليها. كان المنظر البريطاني آلان ويلسون أول من جمع كل ذلك معًا وبنى نموذجًا عامًا لأشباه الموصلات ومبدأ عملها في عام 1931.

في البداية ، جادل ويلسون بأن المواد الموصلة تختلف عن المواد العازلة في حالة مناطق الطاقة. تدعي ميكانيكا الكم أن الإلكترونات يمكن أن توجد على عدد محدود من مستويات الطاقة المتأصلة في قواقع أو مدارات الذرات الفردية. إذا ضغطت هذه الذرات معًا في بنية المادة ، فسيكون من الأصح تخيل مناطق طاقة مستمرة تمر بها. توجد أماكن خالية في الموصلات في المناطق ذات الطاقة العالية ، ويمكن للحقل الكهربائي أن يحرك الإلكترونات بحرية هناك. في العوازل ، تمتلئ المناطق ، وإلى منطقة موصلة أعلى ، يسهل فيها الوصول إلى الكهرباء ، لتسلقها بعيدًا.

وقد دفعه ذلك إلى استنتاج أن الشوائب - الذرات الأجنبية في بنية المادة - يجب أن تسهم في خصائص أشباه الموصلات. يمكنهم إما تزويد الإلكترونات الإضافية التي تدخل بسهولة في شريط التوصيل ، أو الثقوب - غياب الإلكترونات مقارنة ببقية المادة - مما يخلق بقع طاقة فارغة حيث يمكن للإلكترونات الحرة أن تتحرك. كان الخيار الأول يسمى فيما بعد أشباه الموصلات n-type (أو الإلكترونية) - لشحنة سالبة زائدة ، والثاني - p-type أو hole - لشحنة موجبة زائدة.

أخيرًا ، اقترح ويلسون أن تصحيح التيار بواسطة أشباه الموصلات يمكن تفسيره من حيث تأثير نفق الكم ، القفزة المفاجئة للإلكترونات عبر حاجز كهربائي رقيق في المادة. تبدو النظرية معقولة ، لكنها تنبأت بأنه في المعدل ، يجب أن يتدفق التيار من أكسيد إلى النحاس ، على الرغم من أنه في الواقع كان العكس.

لذلك ، على الرغم من كل اختراقات ويلسون ، بقي من الصعب شرح أشباه الموصلات. كما أصبح تدريجيا واضحا ، والتغيرات المجهرية في التركيب البلوري وتركيز الشوائب أثرت بشكل غير متناسب على سلوكهم الكهربائية العيانية. متجاهلاً عدم وجود فهم - نظرًا لعدم تمكن أي شخص من شرح الملاحظات التجريبية التي قام بها براون قبل 60 عامًا - طور Brattain and Becker عملية تصنيع مقوم بأكسيد النحاس فعالة لأصحاب العمل. سرعان ما بدأ نظام Bell في استبدال مقومات المصابيح الإلكترونية في جميع أنحاء النظام بجهاز جديد ، أطلق عليه مهندسوهم اسم متغير ، لأن مقاومته تختلف باختلاف الاتجاه.

الميدالية الذهبية

كان ميرفين كيلي ، عالم الفيزياء والرئيس السابق لقسم المصابيح الإلكترونية في مختبر بيل ، مهتمًا جدًا بهذا الإنجاز. على مدار عقدين من الزمن ، خدمت المصابيح الإلكترونية Bell خدمة لا تقدر بثمن ، ويمكن أن تؤدي وظائف لا يمكن الوصول إليها من الجيل السابق من المكونات الميكانيكية والكهروميكانيكية. لكنهم كانوا حارين للغاية ، ومحمومين بانتظام ، واستهلكوا الكثير من الطاقة وكان من الصعب الحفاظ عليها.كان كيلي على وشك إعادة بناء نظام الجرس من جديد استنادًا إلى مكونات إلكترونية أكثر موثوقية ودائمة للحالة الصلبة ، مثل المتغير ، الذي لا يتطلب أي حاويات محكمة الغلق مملوءة بالغاز أو خيوط فارغة أو ساخنة. في عام 1936 ، أصبح رئيسًا لقسم الأبحاث في معامل Bell Laboratories ، وبدأ في إعادة توجيه المؤسسة إلى مسار جديد.

مع مقوم الحالة الصلبة ، كانت الخطوة التالية الواضحة هي إنشاء مضخم الحالة الصلبة. بطبيعة الحال ، مثل مكبر للصوت الأنبوبي ، يمكن لهذا الجهاز أن يعمل كمحول رقمي. كان هذا الأمر ذا أهمية خاصة لبيلا ، حيث لا يزال هناك عدد كبير من المحولات الرقمية الكهروميكانيكية في التبادلات الهاتفية. كانت الشركة تبحث عن بديل أكثر موثوقية وصغيرًا وموفر للطاقة وبارد لمصباح إلكتروني في أنظمة الهاتف وأجهزة الراديو والرادارات وغيرها من المعدات التمثيلية ، حيث تم استخدامها لتضخيم الإشارات الضعيفة إلى مستوى يمكن أن تصل إليه الأذن البشرية.

في عام 1936 ، رفعت Bell Labs أخيرًا الحظر المفروض على تعيين الموظفين خلال فترة الكساد العظيم. بدأ كيلي على الفور تعيين خبراء ميكانيكا الكم للمساعدة في إطلاق برنامج أبحاث الأجهزة الصلبة ، بما في ذلك ويليام شوكلي ، وهو مواطن آخر من الساحل الغربي من بالو ألتو ، كاليفورنيا. كان موضوع أطروحة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي أنجزه مؤخرًا هو الأنسب لاحتياجات كيلي: "المناطق الإلكترونية في كلوريد الصوديوم".

واصل براتن وبيكر في هذا الوقت دراساتهما عن مقوم أكسيد النحاس ، سعيا للحصول على مضخم صوت محسّن في الحالة الصلبة. كانت الطريقة الأكثر وضوحا لجعله يتماشى مع مصباح إلكتروني. كما أخذ Lee de Forest أنبوب أمبير ووضع شبكة كهربائيةبين كل من الكاثود والأنود ، قدم كل من براتين وبيكر كيف يمكن إدراج شبكة في المكان الذي تتلامس فيه النحاس وأكسيد النحاس ، حيث ، كما هو متوقع ، يحدث التصحيح. ومع ذلك ، نظرًا لصغر سمك الطبقة ، اعتبروا أنه من المستحيل القيام بذلك ، ولم ينجحوا.

وفي الوقت نفسه ، أظهرت التطورات الأخرى أن Bell Labs لم تكن الشركة الوحيدة المهتمة بالإلكترونيات ذات الحالة الصلبة. في عام 1938 ، نشر رودولف هيلز وروبرت بول نتائج التجارب التي أجريت في جامعة جوتنجن على مضخم صوت يعمل بالحالة الصلبة تم إنشاؤه عن طريق إدخال شبكة في بلورة بروميد البوتاسيوم. لم يمثل هذا الجهاز المختبري قيمة عملية - بشكل أساسي ، لأنه يعمل على تردد لا يزيد عن 1 هرتز. لكن هذا الإنجاز لم يستطع إلا أن يبتهج بكل المهتمين بإلكترونيات الحالة الصلبة. في نفس العام ، حدد كيلي Shockley كمجموعة مستقلة جديدة من الأبحاث حول أجهزة الحالة الصلبة وقدم له مع زملائه - Foster Knicks و Dean Woolridge - قائمة اختيارية لدراسة قدراتهم.

تمكن اثنان على الأقل من المخترعين الآخرين من إنشاء مضخمات الحالة الصلبة قبل الحرب العالمية الثانية. في عام 1922 ، نشر الفيزيائي السوفيتي والمخترع أوليغ فلاديميروفيتش لوسيف نتائج التجارب الناجحة مع أشباه الموصلات الزنكيت ، ولكن عمله الغربي لم يلاحظه أحد ؛ في عام 1926 ، قدم المخترع الأمريكي Julius Lilenfield براءة اختراع لمكبر للصوت في الحالة الصلبة ، ولكن لا يوجد دليل على قابلية تشغيل اختراعه.

حدث أول إلهام رئيسي لشوكلي في منصبه الجديد أثناء قراءة عمل الفيزيائي البريطاني نيفيل موت ، نظرية مقومات البلور ، من عام 1938 ، والذي شرح أخيرًا مبدأ تشغيل مقوم جروندال على أكسيد النحاس. استخدم موت رياضيات ميكانيكا الكم لوصف تكوين حقل كهربائي عند تقاطع معدن موصل وأكسيد أشباه الموصلات ، وكيف "تقفز" الإلكترونات فوق هذا الحاجز الكهربائي ، بدلاً من الأنفاق ، كما اقترح ويلسون. يتدفق التيار بسهولة أكبر من المعدن إلى أشباه الموصلات مقارنة بالعكس ، حيث يحتوي المعدن على إلكترونات أكثر حرية.

قاد هذا Shockley إلى نفس الفكرة التي درسها كل من Brattain and Becker ورفضها قبل سنوات عديدة - لإنتاج مكبر للصوت في الحالة الصلبة عن طريق إدخال شبكة من أكسيد النحاس في الفجوة بين النحاس وأكسيد النحاس. وأعرب عن أمله في أن يزيد التيار المتدفق عبر الشبكة من العائق الذي يقيد التيار من النحاس إلى أكسيد ، مما يخلق نسخة مقلوبة ومضخمة من الإشارة على الشبكة. فشلت محاولته الجسيمة الأولى تمامًا ، لذا التفت إلى رجل يتمتع بمهارات مخبرية أكثر صرامة وكان على دراية جيدة بالمقومات - Walter Brattain. وعلى الرغم من أنه لم يكن لديه شك في النتيجة ، وافق براتين على إرضاء فضول شوكلي ، وخلق نسخة أكثر تعقيدًا من مضخم الصوت "الشبكة". رفضت أيضا العمل.

ثم تدخلت الحرب ، تاركة برنامج أبحاث كيلي الجديد في حالة من الفوضى. قاد كيلي مجموعة عمل الرادار Bell Laboratories ، بدعم من مركز أبحاث الرادار الأمريكي الرئيسي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. لم يعمل براتين معه لفترة طويلة ، ثم استمر في البحث عن الكشف المغناطيسي للغواصات بتكليف من البحرية. عمل وولريدج في أنظمة مكافحة الحرائق ، و Knicks في نشر الغاز لمشروع مانهاتن ، وذهب Shockley إلى البحوث التشغيلية ، وشارك أولاً في الحرب ضد الغواصات في المحيط الأطلسي ، ثم القصف الاستراتيجي في المحيط الهادئ.

ولكن ، على الرغم من هذا التدخل ، لم توقف الحرب تطوير إلكترونيات الحالة الصلبة. على العكس من ذلك ، نظمت مجموعة كبيرة من الموارد في هذا المجال ، وأدت إلى تركيز البحوث على مادتين: الجرمانيوم والسيليكون.

ماذا تقرأ

إرنست بروان وستوارت ماكدونالد ، ثورة في المنمنمات (1978)

فريدريش كوريلو وتشارلز سوسكيند ، فرديناند براون (1981)

GL بيرسون و دبليو.

مايكل ريوردان وليليان هودسون ، كريستال فاير (1997)