Siapa yang pertama kali menciptakan transistor? Pertanyaan ini membuat banyak orang khawatir. Paten pertama untuk prinsip transistor efek medan diajukan di Kanada oleh fisikawan Austro-Hungaria Julius Edgar Lilienfeld pada 22 Oktober 1925, tetapi Lilienfeld tidak mempublikasikan makalah ilmiah apa pun tentang perangkatnya dan karyanya diabaikan oleh industri. Dengan demikian, transistor pertama di dunia telah tenggelam dalam sejarah. Pada tahun 1934, fisikawan Jerman Dr. Oskar Heil mematenkan FET lain. Tidak ada bukti langsung bahwa perangkat ini dibuat, tetapi pekerjaan selanjutnya pada 1990-an menunjukkan bahwa salah satu desain Lilienfeld bekerja seperti yang dijelaskan dan menghasilkan hasil yang substansial. Sekarang menjadi fakta yang terkenal dan diterima secara umum bahwa William Shockley dan asistennya Gerald Pearson menciptakan versi kerja peralatan dari paten Lilienfeld, yang, tentu saja, tidak pernah disebutkan dalam makalah ilmiah atau artikel sejarah mereka selanjutnya. Komputer bertransistor pertama, tentu saja, dibuat jauh kemudian.
Bella Lab
Bell Labs mengerjakan transistor yang dibuat untuk menghasilkan dioda pencampur "kristal" germanium yang sangat murni yang digunakan dalam instalasi radar sebagai bagian dari pencampur frekuensi. Sejalan dengan proyek ini, ada banyak lainnya, termasuk transistor dioda germanium. Sirkuit berbasis tabung awal tidak memiliki kemampuan switching cepat, dan tim Bell menggunakan dioda solid-state sebagai gantinya. Komputer transistor pertama bekerja dengan prinsip yang sama.
Eksplorasi Shockley lebih lanjut
Setelah perang, Shockley memutuskan untuk mencoba membuat perangkat semikonduktor seperti triode. Dia mengamankan pendanaan dan ruang lab, dan kemudian menyelesaikan masalah dengan Bardeen dan Bratten. John Bardeen akhirnya mengembangkan cabang baru mekanika kuantum yang dikenal sebagai fisika permukaan untuk menjelaskan kegagalan awalnya, dan para ilmuwan ini akhirnya berhasil menciptakan perangkat yang berfungsi.
Kunci pengembangan transistor adalah pemahaman lebih lanjut tentang proses mobilitas elektron dalam semikonduktor. Terbukti bahwa jika ada beberapa cara untuk mengontrol aliran elektron dari emitor ke kolektor dioda yang baru ditemukan ini (ditemukan 1874, dipatenkan 1906), sebuah penguat dapat dibangun. Misalnya, jika Anda menempatkan kontak di kedua sisi salah satu jenis kristal, tidak ada arus yang akan mengalir melaluinya.
Bahkan, ternyata sangat sulit untuk dilakukan. Ukurankristal harus lebih rata-rata, dan jumlah elektron (atau lubang) seharusnya yang perlu "disuntikkan" sangat besar, yang akan membuatnya kurang berguna daripada penguat karena akan membutuhkan arus injeksi yang besar. Namun, seluruh gagasan dioda kristal adalah bahwa kristal itu sendiri dapat menahan elektron pada jarak yang sangat pendek, sementara hampir di ambang penipisan. Rupanya, kuncinya adalah menjaga pin input dan output sangat dekat satu sama lain di permukaan kristal.
Karya Bratten
Bratten mulai mengerjakan perangkat semacam itu, dan petunjuk keberhasilan terus muncul saat tim mengerjakan masalah tersebut. Penemuan adalah kerja keras. Terkadang sistem berfungsi, tetapi kemudian terjadi kegagalan lain. Terkadang hasil kerja Bratten mulai bekerja secara tidak terduga di dalam air, ternyata karena konduktivitasnya yang tinggi. Elektron di bagian mana pun dari kristal bermigrasi karena muatan di dekatnya. Elektron di emitor atau "lubang" di kolektor terakumulasi langsung di atas kristal, di mana mereka menerima muatan yang berlawanan, "mengambang" di udara (atau air). Namun, mereka dapat didorong dari permukaan dengan menerapkan sejumlah kecil muatan dari tempat lain pada kristal. Alih-alih membutuhkan pasokan elektron yang disuntikkan dalam jumlah besar, jumlah yang sangat kecil di tempat yang tepat pada chip akan melakukan hal yang sama.
Pengalaman baru para peneliti sampai batas tertentu membantu memecahkanmasalah yang dihadapi sebelumnya dari area kontrol kecil. Alih-alih harus menggunakan dua semikonduktor terpisah yang dihubungkan oleh area umum tetapi kecil, satu permukaan besar akan digunakan. Keluaran emitor dan kolektor akan berada di atas, dan kabel kontrol akan ditempatkan di dasar kristal. Ketika arus diterapkan ke terminal "basis", elektron akan didorong melalui blok semikonduktor dan dikumpulkan di permukaan yang jauh. Selama emitor dan kolektor sangat dekat, ini harus menyediakan cukup elektron atau lubang di antara mereka untuk mulai menghantarkan.
Bray Bergabung
Saksi awal fenomena ini adalah Ralph Bray, seorang mahasiswa pascasarjana muda. Dia bergabung dengan pengembangan transistor germanium di Universitas Purdue pada bulan November 1943 dan diberi tugas yang sulit untuk mengukur resistansi kebocoran dari kontak logam-semikonduktor. Bray menemukan banyak anomali, seperti hambatan resistansi tinggi internal di beberapa sampel germanium. Fenomena yang paling aneh adalah resistansi yang sangat rendah yang diamati ketika pulsa tegangan diterapkan. Transistor Soviet pertama dikembangkan berdasarkan perkembangan Amerika ini.
Terobosan
16 Desember 1947, menggunakan kontak dua titik, kontak dibuat dengan permukaan germanium yang dianodisasi hingga sembilan puluh volt, elektrolit dicuci menjadi H2O, dan kemudian beberapa emas jatuh di atasnya. Kontak emas ditekan ke permukaan telanjang. Pembagian antaratitik-titiknya sekitar 4 × 10-3 cm. Satu titik digunakan sebagai kisi dan titik lainnya sebagai piring. Deviasi (DC) pada jaringan harus positif untuk mendapatkan penguatan tegangan pada bias pelat sekitar lima belas volt.
Penemuan transistor pertama
Ada banyak pertanyaan yang berhubungan dengan sejarah mekanisme keajaiban ini. Beberapa di antaranya sudah tidak asing lagi bagi pembaca. Misalnya: mengapa transistor pertama dari tipe PNP USSR? Jawaban atas pertanyaan ini terletak pada kelanjutan keseluruhan cerita ini. Bratten dan H. R. Moore mendemonstrasikan kepada beberapa rekan dan manajer di Bell Labs pada sore hari tanggal 23 Desember 1947, hasil yang telah mereka capai, itulah sebabnya hari ini sering disebut sebagai tanggal lahir transistor. Transistor germanium kontak PNP berfungsi sebagai penguat suara dengan penguatan daya 18. Ini adalah jawaban untuk pertanyaan mengapa transistor pertama USSR adalah tipe PNP, karena dibeli dari Amerika. Pada tahun 1956, John Bardeen, W alter Houser Bratten dan William Bradford Shockley dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisika untuk penelitian mereka tentang semikonduktor dan penemuan efek transistor.
Dua belas orang dianggap terlibat langsung dalam penemuan transistor di Bell Labs.
Transistor pertama di Eropa
Pada saat yang sama, beberapa ilmuwan Eropa bersemangat tentang gagasan amplifier keadaan padat. Pada bulan Agustus 1948, fisikawan Jerman Herbert F. Matare dan Heinrich Welker, yang bekerja di Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse di Aulnay-sous-Bois, Prancis, mengajukan paten untuk penguat berdasarkan minoritas dari apa yang mereka sebut "transistor". Karena Bell Labs tidak menerbitkan transistor sampai Juni 1948, transistor dianggap dikembangkan secara independen. Mataré pertama kali mengamati efek transkonduktansi dalam produksi dioda silikon untuk peralatan radar Jerman selama Perang Dunia II. Transistor dibuat secara komersial untuk perusahaan telepon Prancis dan militer, dan pada tahun 1953 radio solid state empat transistor didemonstrasikan di sebuah stasiun radio di Düsseldorf.
Bell Telephone Laboratories memerlukan nama untuk penemuan baru: Triode Semikonduktor, Tried States Triode, Crystal Triode, Solid Triode, dan Iotatron semuanya dipertimbangkan, tetapi "transistor" yang diciptakan oleh John R. Pierce jelas merupakan pemenang suara internal (sebagian berkat kedekatan yang dikembangkan insinyur Bell untuk akhiran "-historis").
Lini produksi transistor komersial pertama di dunia berada di pabrik Western Electric di Union Boulevard di Allentown, Pennsylvania. Produksi dimulai pada 1 Oktober 1951 dengan transistor germanium titik kontak.
Aplikasi lebih lanjut
Hingga awal 1950-an, transistor ini digunakan di semua jenis manufaktur, tetapi masih ada masalah signifikan yang menghalangi penggunaannya secara lebih luas, seperti kepekaan terhadap kelembaban dan kerapuhan kabel yang menempel pada kristal germanium.
Shockley sering dituduhplagiarisme karena fakta bahwa karyanya sangat mirip dengan karya insinyur Hongaria yang hebat, tetapi tidak dikenal. Tapi pengacara Bell Labs dengan cepat menyelesaikan masalah ini.
Namun demikian, Shockley marah dengan serangan dari para kritikus dan memutuskan untuk menunjukkan siapa otak sebenarnya dari seluruh epik besar penemuan transistor. Hanya beberapa bulan kemudian, ia menemukan jenis transistor yang benar-benar baru dengan "struktur sandwich" yang sangat aneh. Bentuk baru ini jauh lebih dapat diandalkan daripada sistem kontak titik yang rapuh, dan bentuk inilah yang akhirnya digunakan di semua transistor tahun 1960-an. Ini segera berkembang menjadi peralatan sambungan bipolar, yang menjadi dasar untuk transistor bipolar pertama.
Perangkat induksi statis, konsep pertama transistor frekuensi tinggi, ditemukan oleh insinyur Jepang Jun-ichi Nishizawa dan Y. Watanabe pada tahun 1950 dan akhirnya mampu membuat prototipe eksperimental pada tahun 1975. Itu adalah transistor tercepat di tahun 1980-an.
Perkembangan lebih lanjut termasuk perangkat tambahan yang digabungkan, transistor penghalang permukaan, difusi, tetrode dan pentode. Difusi silikon "mesa transistor" dikembangkan pada tahun 1955 di Bell dan tersedia secara komersial dari Fairchild Semiconductor pada tahun 1958. Ruang adalah jenis transistor yang dikembangkan pada 1950-an sebagai peningkatan dari transistor kontak titik dan transistor paduan kemudian.
Pada tahun 1953, Filco mengembangkan permukaan frekuensi tinggi pertama di duniaperangkat penghalang, yang juga merupakan transistor pertama yang cocok untuk komputer berkecepatan tinggi. Radio mobil bertransistor pertama di dunia, diproduksi oleh Philco pada tahun 1955, menggunakan transistor penghalang permukaan di sirkuitnya.
Pemecahan masalah dan pengerjaan ulang
Dengan solusi masalah kerapuhan, masalah kebersihan tetap ada. Memproduksi germanium dengan kemurnian yang dibutuhkan terbukti menjadi tantangan besar dan membatasi jumlah transistor yang benar-benar dapat bekerja dari kumpulan material tertentu. Sensitivitas suhu germanium juga membatasi kegunaannya.
Para ilmuwan berspekulasi bahwa silikon akan lebih mudah dibuat, tetapi hanya sedikit yang mengeksplorasi kemungkinan tersebut. Morris Tanenbaum di Bell Laboratories adalah yang pertama mengembangkan transistor silikon yang berfungsi pada 26 Januari 1954. Beberapa bulan kemudian, Gordon Teal, yang bekerja sendiri di Texas Instruments, mengembangkan perangkat serupa. Kedua perangkat ini dibuat dengan mengontrol doping kristal silikon tunggal yang ditumbuhkan dari silikon cair. Metode yang lebih tinggi dikembangkan oleh Morris Tanenbaum dan Calvin S. Fuller di Bell Laboratories pada awal 1955 dengan difusi gas pengotor donor dan akseptor menjadi kristal silikon kristal tunggal.
Transistor efek medan
FET pertama kali dipatenkan oleh Julis Edgar Lilienfeld pada tahun 1926 dan Oskar Hale pada tahun 1934, tetapi perangkat semikonduktor praktis (transistor efek medan transisi [JFET]) dikembangkankemudian, setelah efek transistor diamati dan dijelaskan oleh tim William Shockley di Bell Labs pada tahun 1947, tepat setelah masa paten dua puluh tahun berakhir.
Jenis pertama JFET adalah Static Induction Transistor (SIT) yang ditemukan oleh insinyur Jepang Jun-ichi Nishizawa dan Y. Watanabe pada tahun 1950. SIT adalah jenis JFET dengan panjang saluran pendek. Transistor efek medan semikonduktor logam-oksida-semikonduktor (MOSFET), yang sebagian besar menggantikan JFET dan sangat mempengaruhi perkembangan elektronik elektronik, ditemukan oleh Dawn Kahng dan Martin Atalla pada tahun 1959.
FET dapat berupa perangkat muatan mayoritas, di mana arus dibawa terutama oleh pembawa mayoritas, atau perangkat pembawa muatan lebih rendah, di mana arus didorong terutama oleh aliran pembawa minoritas. Perangkat terdiri dari saluran aktif di mana pembawa muatan, elektron, atau lubang mengalir dari sumber ke saluran pembuangan. Terminal sumber dan saluran pembuangan terhubung ke semikonduktor melalui kontak ohmik. Konduktansi saluran adalah fungsi dari potensial yang diterapkan melintasi gerbang dan terminal sumber. Prinsip operasi ini memunculkan transistor semua gelombang pertama.
Semua FET memiliki terminal sumber, saluran pembuangan, dan gerbang yang kira-kira sesuai dengan emitor, kolektor, dan basis BJT. Kebanyakan FET memiliki terminal keempat yang disebut body, base, ground, atau substrat. Terminal keempat ini berfungsi untuk membiaskan transistor ke dalam layanan. Jarang sekali menggunakan terminal paket di sirkuit, tetapi keberadaannya penting ketika mengatur tata letak fisik sirkuit terpadu. Ukuran gerbang, panjang L dalam diagram, adalah jarak antara sumber dan saluran pembuangan. Lebar adalah ekspansi transistor dalam arah tegak lurus terhadap penampang dalam diagram (yaitu masuk/keluar layar). Biasanya lebarnya jauh lebih besar dari panjang pintu gerbang. Panjang gerbang 1 m membatasi frekuensi atas hingga kira-kira 5 GHz, dari 0,2 hingga 30 GHz.
