Известные люди

»

Уолтер Браттейн

Первые 7 лет в лабораториях Белл Б. изучал такие явления, как воздействие адсорбционных пленок на эмиссию электронов горячими поверхностями, электронные столкновения в парах ртути, занимался магнитометрами, инфракрасными явлениями и эталонами частоты В то время главным электронным усилительным устройством была трехэлектродная вакуумная лампочка (триод), изобретенная Ли де Форестом в 1907 г. Еще в конце XIX в. Томас Эдисон, занимаясь проблемами электрического освещения, обнаружил, что между раскаленной нитью и вторым электродом, если их поместить в герметическую колбу, откачать воздух и подсоединить батарею, возникает электрический ток. Так родилась двухэлектродная лампочка (диод) Позднее физики показали, что нить испускает электроны, которые несут негативный заряд и притягиваются положительным электродом. Поскольку диоды проводят ток только в одном направлении, они стали применяться как выпрямители, превращающие переменный, меняющий ориентация ток в непрерывный ток, текущий только в одном направлении. Де Форест вставил проволочную сетку (решетку) между излучателем электронов (катодом) и положительным электродом (анодом) Небольшое трансформирование напряжения на сетке ведет к большим изменениям тока, текущего через сетку между катодом и анодом, тем самым позволяя усиливать знак, приложенный к сетке. Высокая температура, необходимая для эмиссии электронов, сокращает срок жизни катода и портит электронную лампу. Б. обнаружил, что некоторые тонкие катодные покрытия обеспечивают удовлетворительную эмиссию при меньших температурах, усиливая результат и продлевая срок жизни лампы.

Когда в 1936 г. в лаборатории Белл пришел Уильям Шокли, он одним духом включился в исследования свойств материалов, называемых полупроводниками Его целью было сменить вакуумные электронные лампы приборами из твердых материалов, которые были бы меньше размером, менее хрупкими и энергетически больше эффективными Электропроводность полупроводников занимает промежуточное положение между электропроводностью проводников (главным образом металлов) и изоляторов и весьма меняется при наличии более того небольших количеств примесей. В первых полупроводниковых радиоприемниках использовался контакт между витком тонкой проволоки (усиком) и куском минерала галенита (полупроводником) для детектирования малых сигналов от принятых антенной радиоволн. Исследуя полупроводники, Б. и Шокли искали материал, тот, что мог бы как детектировать, так и усиливать сигналы Их исследования были прерваны войной. С 1942 по 1945 г. они работали в отделе военных исследований при Колумбийском университете, где занимались применением научных разработок в противолодочной борьбе. Шокли отошел от исследований ещё раньше, чтобы трудиться над радаром.

Когда после этого войны Б. и Шокли вернулись в лаборатории Белл, к ним присоединился физик-теоретик Джон Бардин. В этом содружестве Б. выполнял образ экспериментатора, тот, что определял свойства и поведение исследуемых материалов и приборов. Шокли выдвинул теоретическое предположение, что воздействуя на ток электрическим полем от приложенного напряжения, позволительно заполучить усилитель с полевым воздействием. Это поле должно делать аналогично тому полю, которое возникает на сетке триодного усилителя. Группа создала невпроворот приборов, чтобы обследовать теорию Шокли, но все безрезультатно.

Тут Бардину пришла в голову идея, что поле не может пробраться вовнутрь полупроводника из-за слоя электронов, расположенных на его поверхности. Это вызвало интенсивные исследования поверхностных эффектов. Поверхности полупроводников были подвергнуты воздействию света, тепла, холода, они смачивались жидкостями (изолирующими и проводящими) и покрывались металлическими пленками. В 1947 г., когда группа сильно разобралась в поведении поверхности полупроводников, Б. и Бардин сконструировали агрегат, в котором в первый раз проявилось то, что позднее стало известно как транзисторный результат. Этот аппарат, названный точечно-контактным транзистором, состоял из кристалла германия, содержащего небольшую концентрацию примесей. С одной стороны кристалла размещались два контакта из золотой фольги, с иной стороны был третий контакт. Положительное усилие прикладывалось между первым золотым контактом (эмиттером) и третьим контактом (базой), а отрицательное натуга между вторым золотым контактом (коллектором) и базой. Сигнал, поступающий на эмиттер, оказывал воздействие на ток в контуре коллектор база. Хотя тот самый агрегат усиливал знак, как и было задумано, но принцип его работы не находил удовлетворительного объяснения, что вызвало новоиспеченный тур исследований.

Хотя концепция полупроводников во многом уже была разработана с помощью квантовой механики, предсказания этой теории ещё не нашли адекватного количественного подтверждения в эксперименте. Атомы в кристаллах держатся вкупе с помощью электронов, наиболее слабо связанных со своими ядрами. В совершенном кристалле связи, как принято произносить, насыщены или заполнены. Электроны нелегко отхватить, они с трудом перемещаются, что приводит к весьма высокому электрическому сопротивлению. Такой кристалл представляет собой изолятор. Однако вкрапления чужеродных атомов, которые не целиком подходят к данной структуре, приводят либо к появлению избыточных электронов, способных участвовать в электрическом токе, либо к дефициту электронов, известному как дырки. В математической модели дырки движутся, как если бы они были положительно заряженными электронами, хотя и с прочий скоростью. Фактически дырки представляют собой места, покинутые электронами, и, следственно, все выглядит так, как если бы дырки двигались в обратном направлении, в то время как электроны двигаются в прямом направлении, заполняя раньше пустые места и образуя новые дырки там, откель они ушли. Оказалось, что для объяснения действия транзистора нужно учесть комплексное взаимодействие примесей разных видов и концентраций, локальный нрав контактов между различными материалами и вклад, тот, что дают в ток как электроны, так и дырки. Важная образ дырок не была в должной мере предугадана загодя.

Шокли предсказал, что аппарат не возбраняется улучшить, заменив металлополупроводниковые контакты больше качественными контактами между различными типами полупроводников, в одном из которых доминируют избыточные электроны (n-тип), а в другом дырки (p-тип). Удачная модель, названная плоскостным транзистором, была сделана в 1950 г. Она состояла из тонкого слоя p-типа, расположенного наподобие сандвича между двумя слоями n-типа с металлическими контактами в каждом слое. Этот аппарат работал аккурат так, как и предсказывал Шокли. Плоскостные транзисторы стали просторно применяться вместо точечно-контактных типов, ибо их было легче изготовлять и они лучше работали. Раннюю идею Шокли, транзистор с полевым воздействием, долговременно не удавалось осуществить, так как посреди доступных материалов не было подходящих. Работающий полевой транзистор был построен на основе кристаллов кремния, когда методы выращивания и очистки кристаллов довольно в отдалении продвинулись вперед.

Подобно электронной лампе, транзисторы позволяют небольшому току, текущему в одном контуре, контролировать значительно более значительный ток, текущий в другом контуре. Транзисторы стремительно вытеснили радиолампы везде, за исключением тех случаев, где требуется править сильно большущий мощностью, как, к примеру, в радиовещании или в индустриальных нагревательных радиочастотных установках. Биполярные транзисторы обыкновенно используются там, где требуется высокая прыть, так же как и в высокочастотных установках, где нет настоятельной необходимости употреблять электронные лампы. Полевые транзисторы это главный тип транзисторов, используемых в электронных приборах. Его легче изготовлять, а энергии он потребляет более того меньше биполярного транзистора. Хотя доля транзисторов ещё делают из германия, большая количество их изготовляется из кремния, тот, что больше устойчив к воздействию высоких температур. С дальнейшим развитием технологии стало возможным располагать в одном кусочке кремния до миллиона транзисторов, и это цифра продолжает возрастать. Подобные кремниевые блоки служат основой для быстрого развития современных компьютеров, средств связи и управления.

Нобелевскую премию по физике за 1956 г. Б. поделил с Бардином и Шокли. Они были награждены за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта. В своей Нобелевской лекции Поверхностные свойства полупроводников ("Surface Properties of Semiconductors") Б. подчеркнул важность поверхностей, где происходит немало, если не большинство, интересных и полезных явлений. В электронике с большинством, если не со всеми, элементов контура связаны неравновесные явления, происходящие на поверхностях.

Дальнейшие исследования Б., посвященные свойствам полупроводников и их поверхностей, были очень важны для полевых транзисторов, которые крайне чувствительны к поверхностным дефектам, и для солнечных батарей, свойства которых определяются электрическими свойствами поверхности.

В 1935 г. Б. женился на Керен Джилмор, занимавшейся физической химией; у них был отпрыск. В 1957 г. она умерла, а сквозь год Б. женился на Эмме Джейн Кирш Миллер. Б. известен как мужчина прямой и искренний. Среди его увлечений гольф, рыбная ловля и читка книг.

Среди других наград Б. разрешено прозвать медаль Стюарта Баллантайна Франклиновского института (1952 г.), премию Джона Скотта г. Филадельфии (1955 г.) и почетную награду выпускникам Орегонского университета (1976 г.). Он обладает пятью почетными докторскими степенями, состоит членом Национальной академии наук и Почетного общества изобретателей, а ещё является членом Американской академии наук и искусств, Американской ассоциации содействия развитию науки и Американского физического общества.

Так же читайте биографии известных людей:

Уолтер Гилберт Uolter Gilbert

Американский молекулярный биолог Уолтер Гилберт родился в г. Бостон (штат Массачусетс), в семье Рихарда Гилберта, экономиста кейнсианского толка,..
читать далее →

Уолтер Мёрч Walter Scott Murch

Уолтер Мёрч родился в семье известного американского художника Уолтера Танди Мёрча. Получил образование в частной закрытой школе на Манхэттене...
читать далее →

Уолтер Пистон Walter Piston

Родился 20 января 1894 в Рокленде (шт. Мэн). Закончив в 1924 Гарвардский университет, занимался композицией в Париже у Нади Буланже.
читать далее →

Уолтер Хилл Walter Hill

Уолтер Хилл родился в Лонг-Биче (штат Калифорния, США). Окончил Университет штата Мичиган по специальности `история Америки`. Свою карьеру Уолтер..
читать далее →

Ваши комментарии

добавить комментарий