Phenquestions
Transistorite koidik
Transistorid on pooljuhtseadmed, millel on elektroonilises vooluringis kaks peamist funktsiooni - võimendi ja lüliti. Enne transistoride ajastut kasutati vaakumtorusid 20. sajandi esimesel poolel peamiselt võimendi või lülitina. Kuid kõrge tööpinge nõue, suur energiatarve ja kõrge soojuse tootmine põhjustasid vaakumtorude muutumise aja jooksul ebaefektiivseks ja ebausaldusväärseks. Rääkimata sellest, et need torud on mahukad ja habras, kuna ümbris on klaasist. Selle dilemma lahendamiseks viisid erinevad tootjad mitu aastat läbi sobiva asenduse uuringuid.
Lõpuks, 1947. aasta detsembris, leiutasid kolm Bell Laboratories'i füüsikut edukalt esimese töötava transistori. John Bardeen, Walter Brattain ja William Shockley veetsid aastaid teadustööd, et lõpuks välja töötada toimiv punkt-kontakttransistor. Shockley täiendas 1948. aastal seadet veelgi bipolaarseks ristmiktransistoriks, seda tüüpi transistoriks kasutati 1950. aastatel. Nii tähtis oli nende leiutis, et Bardeen, Brattain ja Shockley pälvisid 1956. aastal tuntud Nobeli preemia.
Transistoride areng
Nagu kõik muud seadmed, on ka transistorid läbi teinud mitmeid uuendusi. Veel 1950ndate lõpus mängis germaanium transistoride arendamisel otsustavat rolli. Germaaniumipõhistel transistoridel on siiski suuri puudusi, voolu lekkimine ja üle 75 ° C talumatus. Lisaks on germaanium haruldane ja kallis. See ajendas Bell Labsi teadlasi paremat alternatiivi otsima.
Gordon Teal kõlav nimi transistoride evolutsioonis. Ameerika insener ettevõttes Bell Labs, Teal töötas välja meetodi puhaste germaaniumkristallide tootmiseks, mida kasutatakse germaaniumipõhiste transistoride jaoks. Samamoodi katsetas Teal räni kui germaaniumi võimalikku asendajat. 1953. aastal kolis ta tagasi Texase osariiki, kui talle pakuti Texas Instrumentsi (TI) teadusdirektori ametikohta.[1] Tuginedes oma kogemustele ja teadmistele pooljuhtkristallide kohta, jätkas ta tööd gerniumi asendamiseks puhastatud räni kallal. 1954. aasta aprillis töötas Teal ja tema meeskond TI-s välja esimese ränitransistori, millest teatati maailmale selle aasta mais. Kõrgemate omaduste tõttu asendas räni järk-järgult germaaniumi kui transistoride pooljuhti.
Ränitransistoride kasutuselevõtuga saavutasid Bell Labsi teadlased veel ühe läbimurde, töötades välja transistori, mis võiks ületada bipolaarse ristmiku transistori jõudluse. 1959. aastal leiutasid Mohamed Atalla ja Dawon Kahng metallioksiidi-pooljuhtväljatransistori (MOSFET), mille energiatarve on väiksem ja tihedus suurem kui bipolaarsel transistoril. Need väärtuslikud omadused populariseerisid suuresti MOSFET-transistorit, mis on sellest ajast alates muutunud ajaloo enim toodetud seadmeks.[2]
Arvutitehnoloogia muutmine
Transistoride leiutamine oli revolutsiooniline ka arvutite miniatuurimisel. Sarnaselt varasemate elektroonikaseadmetega kasutasid esimese põlvkonna arvutid vaakumtorusid lülitite ja võimenditena. Pärast transistoride tulekut võtsid tootjad kasutusele ka väikese seadme, et ehitada väiksemaid ja tõhusamaid arvuteid. Järgnevatel aastatel asendati vaakumtorud täielikult transistoridega, mis andis alguse teise põlvkonna transistorarvutitele.
Arvati, et esimene transistoreid kasutav arvuti oli Manchesteri ülikool Transistori arvuti. Transistori arvuti ehitati prototüübina, mis koosnes 92-punktistest kontakttransistoridest ja 550 dioodist ning hakkas täielikult tööle 1953. aastal. 1955. aastal võeti kasutusele selle arvuti täissuuruses versioon koos 200-punktiste kontakttransistoridega ja 1300 dioodiga. Ehkki suurem osa vooluringist kasutas transistoreid, ei peetud seda seadet täielikult transistoriga arvutiks, kuna selle kellageneraatoris kasutati endiselt vaakumtorusid.[3]
1950. aastate keskel hakkasid sarnased masinad tärkama. Manchesteri ülikooli kavandi võttis hiljem vastu Metropolitan-Vickers, kes tootis 1956. aastal seitse masinat, kasutades bipolaarse ristmiku transistore. Kuid seade, mida nimetatakse Metrovick 950, ei olnud kaubanduslikult saadaval ja seda kasutati ainult ettevõttes. Samamoodi mõtles välja Bell Labs TRADIC seade 1954. aastal,[4] kuid nagu ka transistorarvuti, kasutas TRADIC oma kella võimsuse jaoks vaakumtorusid.
USA õhujõudude jaoks 1955. aastal ehitatud Burroughsi atlas Mod 1-J1 juhtarvuti oli esimene arvuti, mis vaakumtorud täielikult kõrvaldas, ja see mudel oli esimene täielikult transistoriga arvuti. Arenes ka MIT TX-0, oma transistorarvuti 1956. aastal. Transistorarvutid hakkasid tekkima ka mujal maailmas. Esimene Aasias ilmunud seade oli Jaapani oma ETL Mark III, vabastati 1956. aastal. The DRTE, vabastati 1957. aastal ja austerlane Mailüfterl, ilmusid 1958. aastal, olid vastavalt Kanada ja Euroopa esimesed transistorarvutid. 1959. aastal lasi Itaalia välja ka oma esimese transistorarvuti Olivetti Elea 9003, mis tehti hiljem eraturul kättesaadavaks.[5]
Kuigi transistorarvutid olid 1950ndatel maailmas levimas, tehti neid kaubanduslikult kättesaadavaks alles 1959. aastal, kui General Electric General Electric 210. Sellest tulenevalt tutvustasid ka teised tootjad oma lipulaeva transistorarvutite mudeleid. The IBM 7070 ja RCA 501 olid ühed esimesed mudelid, mis teiste seas välja anti.[6] Seda suundumust järgisid ka suuremahulised arvutid. The Philco Transac mudelid S-1000 ja S-2000 kuulusid esimeste kaubanduslikult kättesaadavate suuremahuliste transistoriseeritud arvutite hulka.
Transistoride konstruktsioonide areng tõi kaasa suured muudatused arvutidisainis. Transistoriseeritud arvutite tootmine kasvas aja jooksul, kuna tehnoloogia sai kaubanduslikult kättesaadavaks. Lõpuks võeti integreeritud vooluringid 1960. aastatel kasutusele, andes koha kolmanda põlvkonna arvutitele.
Väike suurus, suured muudatused
Transistorid on olnud esilekutsujad alates nende leiutamisest üle 70 aasta tagasi. See tehnoloogia on käivitanud paljude teiste elektroonikaseadmete leiutamise ja arendamise. Transistori tagasihoidlik suurus ei varja selle panust tehnoloogiasse. Transistor on vaieldamatult muutnud elektrooniliste vooluringide nägu ja toonud maailmas olulisi muudatusi, eriti arvutitehnikas.
Allikad:
[1] Michael Riordan, „Transistori kadunud ajalugu”, 30. aprill 2004, https: // spektrit.eeee.org / tech-history / silicon-revolution / the-lost-history-of-the-transistor Juurdepääs 20. oktoobrini 2020
[2] Vikipeedia. "Transistori ajalugu", N.d., https: // et.vikipeedia.org / wiki / History_of_the_transistor, vaadatud 20. oktoobril 2020
[3] Vikipeedia. „Transistoriarvuti”, N.d., https: // et.vikipeedia.org / wiki / Transistor_computer, vaadatud 20. oktoober 2020
[4] „Transistor” N.d., http: // www.arvutikommunikatsiooni ajalugu.info / tõendavad dokumendid / a.5-transistor-1947.html Kasutatud 20. oktoober 2020
[5] Vikipeedia. „Transistoriarvuti”, N.d., https: // et.vikipeedia.org / wiki / Transistor_computer, vaadatud 20. oktoober 2020
[6] „Transistor” N.d., http: // www.arvutikommunikatsiooni ajalugu.info / tõendavad dokumendid / a.5-transistor-1947.html Kasutatud 20. oktoober 2020
