ISSN 0351-9716
Petdesetletnica tranzistorja (I. del) Stanislav Južnič*
50th anniversary of the transistor
ABSTRACT
We deal with the discoveries and the early research of the semiconductors Special concern is put on the development ot the basic ideas of the transistors. First part of the article ends with the discovery of the point-contact transistor.
POVZETEK
Opisujemo odkritja in zgodnja raziskovanja polprevodnikov. Posebno pozornost posvečamo razvoju osnovnih «dej tranzistorja. Prvi del razprave se sklene z odkritjem tranzistorja s točkastima stikoma.
1  UVOD
Konec lanskega leta (1997) je tranzistor "srečal Abrahama". Ne vemo. zakaj Abrahama srečujemo ravno pri petdesetih, je pa prav, da se spomnimo pomembne obletnice.
Morda ni nobeno fizikalno odkritje tako hitro vplivalo na življenje ljudi kot ravno tranzistor. Zato so njegovi odkritelji že leta 1956 dobili Nobelovo nagrado, po petdesetih letih prvo za inženirsko napravo.
Tranzistor ni bil rezultat načrtno postavljenega poskusa. temveč širokega programa sočasno raziskujočih znanstvenikov. Poleg fizikov so odkritju botrovali tudi strokovnjaki za elektroniko, fizikalno kemijo in metalurgijo.
2 Odkritje silicija in germanija
Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) in Louis Jacques Tenar (1777-1857) sta leta 1811 prva dobila čisti silicij. Njegovo elementarno naravo pa je ugotovil šele Jons Jakob Berzelius (1779-1848) leta 1823, ki ga je dobil iz silicijevega fluorida.
Dmitrij Ivanovič Mendelejev (1834-1907) je 17.2.1869 uvrstil silicij v periodni sistem. Ob njem je predvidel tudi "ekasilicij", katerega domnevne lastnosti je opisal 3.12.1870 na seji ruskega fizikalnega društva. Nov element je skušal izločiti iz spojin titana in cirkonija med začetkom decembra 1870 in sredo decembra 1871. O tem je oktobra 1871 poročal nemškemu kemiku Emilu Erlenmeyerju (1825-1909). Podoben element je zaslutil že Anglež John Alexander Reina Newlands (1838-1898) v svoji periodni tabeli iz leta 1864. ki pa ni imela pravega odmeva.
"Ekasilicij" je leta 1886 odkril profesor tehnične kemije kraljevske akademije v Freiburgu na Saškem Clemens Winkler (1838-1904). Dobil ga je z analizo minerala argirodita, ki ga je profesor mineralogije na isti akade-
* Stanislav Južnič je profesor fizike in računalništva na srednji soli v Kočevju Leta 1980 je diplomiral iz tehnične fizike na Fakulteti za naravoslovje in tehnologijo, magisimai pa lela 1984 iz zgodovine (izike na Filozofski fakulteti v Ljubljani.
2^
VAKUUMIST 18/1(1998)
miji Albin Weissbach (1833-1901) našel v rudniku blizu Freiburga. Februarja 1886 je o novem elementu, ki ga je imenoval germanij. poročal pred Nemško kemijsko družbo. 26.2.1886 je o odkritju obvestil Mendelejeva /1/.
3 Zgodnja raziskovanja polprevodnikov
Lastnosti polprevodnikov so vzbudile Faradayevo pozornost 15.4.1833. V nasprotju s prevodnostjo kovin, kot jo je opisal Davy leta 1821. je prevodnost sre-brovega sulfida naraščala z naraščajočo temperaturo: "Ko kos srebrovega sulfida debeline 1 cm postavimo na površino platine na koncu polov voltne baterije z dvajsetimi pari plošč širokih po 10 cm, se bo igla galvanometra v tokokrogu le malo odklonila zaradi majhne prevodnosti. Ko pola platine in sulfid stisnemo skupaj s prsti, se bo prevodnost povečala zaradi segrevanja. Ce pod sulfid med poloma postavimo svetilko, bo prevodnost hitro narasla zaradi toplote, končno pa bo igla galvanometra skočila v stalno lego in srebrov sulfid bo prevajal prav iako kot kovina. Ko svetilko odmaknemo, si bodo pojavi sledili v nasprotnem vrstnem redu ... Razen vročega srebrovega sulfida ne poznam drugih snovi, ki bi se lahko pri prevajanju elektrike nizke napetosti primerjali s kovinami, pri ohlajanju pa izgubile to sposobnost, medtem ko jo kovine. nasprotno, pridobivajo. Verjetno bomo našli še mnogo takšnih snovi, ko jih bomo iskali..."
Decembra 1838 je Faraday uresničil svojo napoved in nadaljeval meritve na drugih polprevodnikih, predvsem na svinčevem fluoridu. S sodobnega stališča je napačno domneval, da vse snovi prevajajo elektriko na enak način, vendar v različni meri /2/.
Do konca 19. stoletja so ugotovili še druge lastnosti polprevodnikov:
1)   Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891) je v Parizu leta 1839 prvi opazil, da svetloba povzroča električni tok v nekaterih elektrolitih. Pojav je dobrih trideset let pozneje uporabil Ernst Werner von Siemens (1816-1896) pri iznajdbi prve selenske fotocelice, ki jo je po dobrih dveh letih dela sestavil leta 1876. 1
2)   Naraščanje prevodnosti polprevodnika pri osvetlitvi
3)   Tranztstorski efekt" je omogočil tudi uporabo tretje metode, ki je omogočala uravnavanje prevodnosti stokom.
1 Berzelius je odkril selen (Se) leta 1817, leta 1837 pa je Becquerel odkril fototok ob osvetlitvi Se Leta 1851 je Hittori raziskal prevodnost Se, potem ko je raziskal vpliv toplote na njegovo električno prevodnost Leta 1873 sta Wiiloughby Smith in njegov pomočnik. brzojavni uradnik May. po naključju odkrila še svetlobno odvisnost električne prevodnosti Se med preizkušanjem podmorskih kablov na Irskem.
VAKUUMIST 18/1(1998)
ISSN 0351-9716
4 Odkritje potencialne ovire v kristalni diodi (detektorju)
Stefan je leta 1865 odkril močne termoelektrične napetosti med kršči in sijajniki. V kratkem obvestilu o poteku raziskav je opisal kombinacije nekaterih žveplenih rud z neprimerno večjo termično napetostjo od kombinacij čistih kovin. Navedel je tudi nekaj termoelementov, ki močno prekašajo termoelement antimon-bizmut /3/.
Štefanove meritve je nadaljeval šele Braun, ki je raziskoval usmerjanje v polprevodniških kristalih in odkril nastanek potencialne ovire /4/. Z meritvami je gotovo začel že kot asistent Hermanna Georga Ouincka (1834-1924) v Würzburgu, saj je prvo razpravo objavil 23.11.1874, le dva meseca po preselitvi na gimnazijo St.Thomas v Leipzigu. Končni poskusi so bili lahko opravljeni v Leipzigu na kristalih iz gimnazijske zbirke ali celo v sobah na Weststrasse št. 89, nedaleč proč. Braun je meril na stiku med vodnikom iz srebra in polprevodniškim kristalom. Zavedal se je, da je prav takšen poskus z vsaj eno majhno elektrodo najprimernejši za opazovanje.
Že prva izmed šestih Braunovih objav v Ann. Phys. o električni prevodnosti polprevodnikov je pokazala omejeno veljavo Ohmovega zakona. Vendar brez prepričljive teorije raziskovanja 24-letnega Brauna niso dobila zasluženega odmeva. Tehnika poskusa je bila tako zahtevna, da je francoski mineralog Henri Dufet po neuspešnih poskusih na piritu objavil, da se je Braun zmotil. W.G. Adams in R.E.Day v Angliji ter W.Siemens v Nemčiji so pri raziskovanju svetlobne občutljivosti električnih lastnosti selena prav tako težko dobili nedvoumne, ponovljive rezultate.
Braun je odkritje leta 1875 predstavil pred Naturforschende Gesellschaft v Leipzigu, kjer sta ga poslušala tudi nekdanji Magnusov študent, profesor fizikalne kemije Gustav Wiedemann in Wilhelm Hankel, profesor fizike in raziskovalec električnih lastnosti kristalov. Braun je na koncu predavanja petkrat uspešno demonstriral odklon od Ohmovega zakona pri meritvah na rjavemu manganu, ki ni bil sulfid, in na galenitu (PbS). Odklon galvanometra je bil odvisen od smeri toka. Pojasnil je, da Dufet ni dobil pričakovanih rezultatov, ker je uporabljal stika enake velikosti. Eden od stikov bi moral biti oblikovan v tanko konico, kar v svoji prvi razpravi leta 1874 Braun ni poudaril.
Braun ni znal postaviti splošne teorije, temveč je ponudil le nakaj bistroumnih ugibanj. Domneval je, da tanka površinska plast usmerja električni tok na točkasto elektrodo. Tok je namreč ostajal enak, če je tekel čez kristal na eno samo elektrodo ali na par elektrod. Če bi pojav zadeval celotno prostornino kristala, bi moral bili pri poskusu z dvema elektrodama tok pol manjši.
Braun je pokazal, da pride do usmerjanja tudi, ko tok teče le 1 /500 s. To je bilo premalo za segrevanje, ki naj bi po W. Siemensu povzročilo Braunove rezultate. Tako je že Braunu mogoče pripisati odkritje dveh temeljnih lastnosti poznejšega tranzistorja, v katerem se spremembe zgodijo v površinski plasti z veliko hitrostjo /5/.
V svoji zadnji razpravi o polprevodnikih je Braun leta 1878 uporabil ploščo dimenzije 8 x 35 x 20 mm3 iz psilomelana. Za stik je dal izdelati kovinsko prižemo in
jo trdo privil k plošči psilomelana, ki jo je izoliral s papirjem. Le špica prižeme iz Pt dolžine 3 mm in debeline 2 mm se je s polkrožno konico dotikala minerala. Pt je mehkejša od psilomelana, zato je pri privijanju povzročila madež velikosti 1/3 mm2, ki ga je opazoval pod mikroskopom. Madež ni bilo mogoče oddrgniti proč s papirjem ali gladkim jeklom, temveč ga je lahko odstranil le skupaj s sosednjimi delci psilomelana. Tlak okoliškega zraka hi vplival na meritev, pa tudi elektrolitski vplivi niso povzročali spremembe upornosti /6/.
Braun je iskal analogijo med polprevodniki in prevajanjem skozi pline, ki je bilo pod nekaterimi pogoji prav tako odvisno od smeri toka/7/. Odvisnost upornosti od toka je meril z diferencialnim galvanometrom na plošči s petimi kontaktnimi vijaki. Upor pri psilomelanu je bil različen v nasprotnih si smereh, podobno kot pri Geisslerjevih ceveh z lijakastimi zaklopkami /8/.
Braun je meril tudi odvisnost porazdelitve tokov v psilomelanu od magnetne sile. Spraševal se je, ali je upornost lastnost toka nabojev ali pa morda molekul snovi? Ali spremenljivi indukcijski tok skozi snov obenem spremeni upornost glede na vrednost pri konstantnem toku, ali pa način praznjenja nima vpliva? Braun je s poskusi potrdil drugo trditev. Schuster. 23 letni Maxwellov asistent v Cavendish Laboratory v Cambridgeu, je dobil Braunovim podobne rezultate pri stiku med očiščenimi in nato oksidiranimi bakrenimi vodniki in sulfidi /9/.
5 Raziskovanja polprevodnikov pred drugo svetovno vojno
Z Braunovim odkritjem kristalne diode leta 1874 se je začelo raziskovanje potencialnih ovir pri stiku, v katerem še niso uporabljali germanija /10/. Šele 30 let po Braunovem odkritju so leta 1904 uporabili stike kovin in kristalov za "detektorje" radijskih signalov. Ti kristalni ojačevalniki zgodnjih radijskih aparatov so bili v uporabi še v petdesetih letih /11 /.
Indijec Jagadish Chandra Bose (1858-1937) je v ZDA 30.9.1901 prijavil prvi patent za kristalni detektor, ki ga je izumil že poldrugo leto pred tem /12/.
Anglež Arthur Schuster (1851-1934) je študiral v Manchestru. doktoriral pa v Heidelbergu leta 1873. Leta 1874 je pomagal Wilhelmu Webru v Gottingenu pri preskusu Ohmovega zakona za izmenične tokove visokih frekvenc, znanem kot "unilateralna" prevodnost. Pri "Schusterjevem pojavu" je tok iz vrtečega se magneta stalno višal povprečni odklon kazala galvanometra. Zato je na srečanju British Association v Belfastu leta 1874 objavil. da upornost žice pada pri višjih tokovih. Trditev je zanimala Jamesa Clerka Maxwella (1831 -1879). saj ni imel močne teoretične utemeljitve za Ohmov zakon, ki so ga Schuster-jevi poskusi spodbijali. Vendar so spomladi 1876 v Cavendishovem laboratoriju dognali, da je bil "Shusterjev pojav" le posledica neenakomerne magnetizacije v magnetu in v tuljavi (Stuart M. Fetter, Arthur Schuster. J.J. Thomson, and the discovery of the electron. HSPS. 20/1 (1989) str. 35-36)
23
ISSN 0351-9716
VAKUUMIST 18/1(1998)
Indijec Jagadish Chandra Bose (1858-1937) je med letoma 1880-1884 študiral v Cambridgu pri Lordu Rayleighu (1842-1919), direktorju Cavendishovih laboratorijev. Od leta 1885 je bil Bose profesor v Kalkuti, kjer je raziskoval detektorje in o njih ob Rayleighovi podpori predaval tudi pred Royal Instituion v Londonu. Bosejev Hg detektor, o katerem je Rayleigh 6.3.1899 poročal pred Royal Society, ie Marconi 12.12.1901 uporabil za sprejem prvega preko-oceanskega radijskega signala.
ti   FHJ«                                              PAtEKTeO K<» M. I»"
J. C »3XE
airtcroi roi iuktiicu distorbakcei ¦rruMn" ninim ». •*• ¦• ¦•m
ffttiit                                                     /rvrtw'o*
Slika 1 Bose in skica iz prvega patenta polprevodniške naprave na svetu, 30.9.19011111
Leta 1906 so kristalni detektor neodvisno patentirali Američana H.H.C. Dunwoody in G.W. Pickard. ter ber linski Telefunken. Kovinsko ost ali kristal so pritrjevali ob kristale karaborunda, gatenita. pirita itd.
Braunovo elektrodo z vodnikom je kot "Detektor za radijske aparate" B.F. Miessner patentiral v ZDA 5.10.1910/13/.
Po prvi svetovni vojni so triode in druge katodne elektronke izrivale kristalne detektorje s tržišča. Le malo raziskovalcev se je ukvarjalo s polprevodniki, med njimi O.V.Losev, ki je med leti 1919-1923 s prednapetostjo sestavil oscilator s cinkitom. predhodnik poznejše tunelske diode. Leta 1928 je J. Lilienfeld iz bakrovega sulfida izdelal prednika MOSFET 2 in ga leta 1930 tudi patentiral. Leta 1935 je O. Hell z različnimi polprevodniki izdelal predhodnika sodobnega FET, C. Zener pa je zasnoval po njem imenovano diodo. Okoli leta 1935 so razvili električne "ventile" z bakrovim ali selenovim oksidom, ki so jih v ZDA imenovali "Westector", v Nemčiji pa "'Sirutor".
Izkazalo se je. da so posebnosti polprevodnikov pri osvetlitvi in pri usmernikih površinski pojavi, medtem ko sta fotoprevodnost in negativni temperaturni koeficient upornosti povezana s prostornino. Konec dvajsetih let so dognali, da je polprevodnost odvisna tako od števila nosilcev naboja v enoti prostornine kot od njihove gibljivosti, določene z razmerjem med hitrostjo nosilca v električnem polju in velikostjo tega polja. Meritve Hallovega efekta 3 v začetku tridesetih let so pokazale, da se ti količini pri polprevodnikih močno razlikujeta od vrednosti pri kovinah. Gostota števila nosilcev naboja je v kovini skoraj konstantna; ne le pri prehodu od ene kovine k drugi v stiku, temveč tudi pri spremembah temperature. V polprevodnikih pa se gostota nosilcev naboja spreminja od enega primera k drugemu in je za nekaj redov velikosti manjša kot v kovinah.
Šele razvoj radarja je s prehodom na višje frekvence. pri katerih katodne elektronke niso bile uporabne, ponovno vzbudil raziskovanje kristalnih diod. Okoli leta 1938 so bili sestavljeni stabilni detektorji z zatajevanjem kovinske osti na ploščico Ge kristala.
Z razvojem kvantnomehanskih predstav o vedenju elektronov v trdninah se je Alanu Harrisu Wilsonu (r.1906) v Cambridgu leta 1931 posrečilo pojasniti mnoge lastnosti polprevodnika. Model [e temeljil na diskretnih energijskih pasovih v trdninah. Že Yakov Mich Frenkel (1894-1952) s petrograjske univerze je leta 1917 v Phil. Mag. kvalitativno pojasnil obstoj dvojne naelektrene (zaporne) plasti /14/. V poznejši Bardee-novi inačici je ideja dobila močno eksperimentalno podporo. Leta 1932 je Frenkel med prvimi uporabil idejo o kvantnomehanskem tuneliranju pri obravnavi stika kovina-polprevodnik, podobno kot A.H. Wilson.
Leta 1927 je ameriški inženir Grondal ugotovil, da iz Cu20 pri visokih temperaturah lahko dobimo plošče, ki dobro prevajajo tok v eni smeri, imajo pa visok upor v nasprotni. Na ta način je bilo mogoče iz izmeničnega toka dobiti enosmernega.
2 Metal Oxyde Semiconductor Field EWect Transistor
3 Edwin Hilbert Hall (1855-1938) )e pojav odkril že leta 1879 v ZDA Pozneje je med letoma 1881-1921 poučeval na Harvardski univerzi
2-1
VAKUUMIST 18/1(1998)
ISSN 0351-9716
Prvo totocelico z izolacijsko plastjo med Cu in CU2O je patentiral P.H. Geiger 14.11.192 /15/. Napravo sta izboljšala Schottky 4 in Duhme v laboratoriju Siemens & Halske ter samostojno B.Lange leta 1930 v Nemčiji. Schottky je opisal delovanje submikroskopske tanke plasti med površino Cu in CU2O 5.
Po Bardeenovem mnenju bi že Schottky lahko odkril tranzistor, če bi podrobneje raziskal vedenje vrzeli n-tipa polprevodnika blizu stika /16/. Schottkyjevi podobno teorijo delovanja ovire debeline okoli 1 mikrometra na meji med polprevodnikom in kovino sta pred 2. svetovno vojno objavila tudi profesor v Bristolu Neville Francis Mott (r. 1903) in B. Davidov v SZ /17/.
6 Tranzistor s točkastima stikoma
Polprevodnostne diode s točkastim stikom so bile med vojno nepogrešljive za radarje in druge elektronske naprave. Rüssel S. Ohl je v Bell Labs leta 1940 zaprosil kemike in metalurge za bolj homogen material, ki bi imel stabilnejše lastnosti od silicija. Raziskovalcem se ni le posrečilo dobiti veliko bolj čiste materiale kot doslej, temveč tudi kontrolirati tip defektov in primesi. Ugotovili so. da prevodnost povzroča majhna količina teh primesi. Ohl je tedaj upeljal naziva n-tip in p-tip /18/.
Shockley si je že 29.12.1939 zapisal, kakšen naj bi bil bodoči "tranzistor". Idejo je izboljšal 29.2.1940 z opisom poznejšega MOSFET-a. Po vojni /19/ je postal vodja skupine raziskovalcev Ge in Si pri Bell Labs. Z elementarnimi snovmi je bilo namreč laže delati in tudi tehnologija zanje je bila že razvita, čeprav so tiste čase bolj uporabljali okside bakra in cinka.
Poleg tehnoloških se je skupina lotila tudi teorijskih problemov. Po Schottkyju naj bi zaporno plast sestavljalo prostorsko nabito področje polprevodnika debeline 10'6 do 10*4 cm in inducirani naboj na površini kovine. Prostorsko porazdeljen naboj dvigne elektro-statsko potencialno energijo na površini polprevodnika. Elektroni so izčrpani iz področja s prostorskim nabojem, kar da plasti visoko upornost. Ce je potencial polprevodnika negativen glede na kovino, se energijski nivoji v polprevodniku dvignejo in lahko elektroni laže prehajajo čez višji potencial v kovino. To je prevodna smer. Po drugi strani pa so v pozitivnem polprevodniku nivoji znižani, kar dvigne nivo ovire, tako da elektroni teže prehajajo iz polprevodnika v kovino. To je zaporna smer.
Po Schottkyjevi teoriji je bila ravnovesna višina potencialne ovire in z njo stopnja usmerjanja odvisna od izstopnega dela kovine /20/. kar ni bilo v skladu s poskusi. Napačno je predvidevala tudi razlike med stiki n- in p-tipa v Si in ni pojasnjevala rezultatov poskusov Shockleya in G.L.Parsonsa /21/. Druga raziskovanja pa so podpirala Schottkyjeve domneve, med njimi H. Schweickertove meritve soodvisnosti med uporom Se usmernikov in izstopnim delom v kovini /22/. Brattain in
4  Nemec Waller Schotlky {1886-1976) je bil rojen v Švici, študiral pa je pri Arnoldu Sommerfieldu (1868-1951). Med leloma 1916-1919 in po letu 1927 je ra2iskoval pri Siemens & Halskeju
5 KIiud odkritelju Braunu je pojav dobil naziv "Schottky-efekt" (Trigg. n d . str 177; Ounč, n.d. str.26: Schottky. Zeit. Physik 118 (1942) str 639 in Phys.Z- 31 (1930) str.913-925; Schrötter, 1932. str.165-166 in 175-176). Leta 1931 je LBergman izdelal precej boljše fotoelemente iz Se (loffe. str.88 in 90; Schrötter, 1932. sir.176).
l/*t/*>-       .tl6r~
k.
n

iJtsAJu,
1>xt delet*<l  h*r*.
a

f***^-   "
b)

1
jj.
-CAt.OuÄ-
Slika 2 Shockleyeva skica tranzistorja iz leta 1940 z Brattainovim podpisom (Kramer, Phys. BI. 53, 12 (1997). St 1203)
J.N. Shive sta pod vodstvom J.A. Beckerja v Bell Labs leta 1940 izmerila dobro korelacijo med stopnjo usmerjanja in izstopnim delom kovinskih stikov, naparjenih na bakrovemu oksidu ter na Si n- in p-tipa. Shive je dobil tudi Schweickertovim podobne rezultate pri raziskovanju stikov različnih kovin, naparjenih na Se. Joffe-jeve meritve pa niso podpirale teorij Schottkyja in Davydova 6.
Zaradi neskladja s poskusi je član Shockleyeve skupine Bardeen 13.2.1947 podrobno raziskal naravo stika med kovino in polprevodnikom. Zanimal ga je vpliv elektronskih stanj s površine polprevodnika na ravnovesno vrednost potencialne ovire in presenetljiva odsotnost vpliva kovine v stiku. Vendar je imel še premalo eksperimentalnih potrditev obstoja površinskih stanj 7. ki jih je že leta 1939 Shockley uporabil v enodimenzionalnem modelu. Bardeen je domneval, da elektroni na površini polprevodnika pridejo v ravnovesje v vsakem električnem stiku, tako da je za ravnovesje nujna izmenjava elektrostatskega potenciala med notranjosto polprevodnika in njegovo površino. Dogajanje znotraj polprevodnika ni odvisno od slika s kovino, kar je pojasnilo rezultate Meyerho-fovih meritev zveze med razliko kontaktnih potencialov in ojačitvijo /23/. Analizo dogajanja na površini kovine in polprevodnika med stikanjem je pokazala, da površinski naboj le malo spremeni izstopno delo v
6 Bardeen, n.d.. 1947. str.718; Joffe, J-Phys. USSR 10 (1946) str 49 B.Davydov, J.Phys.USSR 4 (1941) str.355. Bardeen je bilz Jorfejem pozneje v prijateljskih stikih in ga je v Leningradu tudi obiskoval (Abram Fedcovič Joffe (1880-1960). Vstreci s fizikami. Leningrad. Nauka. 1983.str.222-223)
7 Lokalizirana stanja imenovana •Tammovi nivoji" je Igor Evgenjevič Tamm (1895-1971) prvič opisal v Physi k.Zeits. Sowjetunion 1 (1932) str.733. za njim pa Shockley v Phvs.Rev 56 (1939) str 317 (Bardeen, n.d.. 1947. str.717 in 719). Leta 1958 je Tamm dobil Nobelovo nagrado za raziskovanje elektromagnetnega valovanja. ki ga oddajajo delo pri hitrem gibanju v snovi.
25
ISSN 0351-9716
VAKUUMIST 18/1(1998)
kovini, precej več pa v polprevodniku. Izstopno delo Si n-tipa se za okoli 0.25 eV razlikuje od izstopnega dela p-tipa, kar je bilo precej manj od energijske vrzeli od okoli 1,1 eV. Pri stiku s kovino se potencialna razlika v točki stika nadomesti predvsem s pravim površinskim nabojem in ne s prostorninskim nabojem, zato naj bi bila višina potencialne ovire večinoma neodvisna od kovine.
Bardeen se je zavedal pomanjkljivosti modela pri tesnem stiku med kovino in polprevodnikom, ki onemogoča ločevanje obeh izstopnih del. V dodatku je podrobno obdelal primer enakomerne Schottkyeve zaporne plasti. Opisal je naslednje zaporne plasti /24/:
(1)    plast atomov na površini kovine
(2)    plast atomov na površini polprevodnika
(3)    plast površinskih nabojev na kovinah in
(4)    plast, sestavljena iz površinskega naboja velikosti atomske plasti in prostorskega naboja, ki sega od 10"6 do 10"4 cm globoko v polprevodnik.
Ojačenja v zapornih plasti je po Bardeenu mogoče oceniti na različne načine:
(a)    Pri gostoti površinskih nivojev nad 1013 cm*2 bo dvojna zaporna plast (4) neodvisna od kovine in enaka kot na prosti površini polprevodnika. Sposobnost usmerjanja bo potem v glavnem neodvisna od izstopnega dela kovine. Razlika v kontaktnih potencialih je kompenzirana z zaporno plastjo (3).
(b)    Pri gostoti površinskih nivojev, manjši od 1013 cm*2, bo dvojna zaporna plast (3) majhna in bo zaporna plast (4) približno določena z razliko izstopnih del
(c)   Ob zelo tesnem stiku med kovino in polprevodnikom ni mogoče ločiti med dvojnimi zapornimi plastmi (1), (2) in (3). Če je širjenje površinskih nivojev kovine majhno v primerjavi z energijsko vrzeljo. bo ugotovitev (a) še vedno veljavna
(d)    Pri velikem širjenju površinskih nivojev ni mogoče opisati površinskega naboja na osnovi merjenj razlike potencialov na mestu stika.
Bardeenovo teorijo so podprli poskusi Brattaina in Shockleya /25/. Med lastnostmi površine sta upoštevala ludi fotoelektrični efekt, ki spremeni kontaktni potencial pri osvetlitvi. Neposredno za njunim pismom je Brattain opisal dvojno zaporno plast na površini polprevodnika. Pri sobni temperaturi naj bi sistem dosegel ravnovesje v nekaj sekundah.
Naslednja stopnja raziskovanja je bila meritev sprememb potenciala na površini Si ali Ge pri različnih temperaturah. Poskus je ovirala kondenzacija par vode in zraka na hladni površini polprevodnika, zato so sistem namočili v neprevodno kapljevino. Merili so kontaktne napetosti in ugotovili spremembe fotonape-tosti pri namakanju. Brattain je opozoril sodelavca R.B.Glbneya, da nekatere uporabljene kapljevine, med njimi voda, niso bile dobri dielektriki, temveč elektroliti. Zato so predpostavili, da se potencial spreminja med površino polprevodnika in primerjalno elektrodo.
2 rezultati poskusa je bila seznanjena vsa raziskovalna skupina v Bell Labs. Nekaj dni pozneja je Bardeen
zjutraj prišel v Brattainov kabinet in opisal napravo, s katero bi bilo mogoče dobiti želeno ojačitev. Brattain je predložil poskus v laboratoriju, kjer so kovinski okov prekrili s tanko plastjo voska in ga pritrdili k Si p-tipa. Površina je bila tako obdelana, da je nastal prehod v n-tip. Stik so ovlažili s kapljo vode in podstavili elektrodo. Točko stika so s plastjo voska izolirali od vode. Po pričakovanju so odkrili, da potencial med vodo in Si spreminja tok, ki teče čez kovinsko ost v Si /26/.
To je bilo odkritje ojačevalnika, ki je omogočilo napredek elektronike v naslednji polovici stoletja. Potem ko je bilo že dolgo znano, da dvig temperature polprevodnika poveča število elektronov in vrzeli, osvetlitev pa poveča število nosilcev naboja, sta Bardeen in Bratain električni tok uporabila za spremembo porazdelitve nosilcev z vbrizgavanjem vrzeli. Pozitivna kovinska elektroda (emitor) v stiku s površino polprevodnika n-tipa (bazo) je povzročila tok (manjšinskih nosilcev naboja) vrzeli vanj /27/.
Sredi decembra 1947 je po vrnitvi domov Bardeen z značilnim tihim glasom sporočil ženi, medtem ko je pripravljala večerjo v kuhinji: "Danes smo nekaj odkrili" /28/.
Bardeen je predložil podoben poskus na Ge n-tipa. ki bi dal še boljši rezultat. Po razpravi z Bardeenom je Brattainova skupina sestavila elektronsko napravo z emitorjem. kolektorjem in razsežnim stikom nizke upornosti na bazi iz Ge, ki jo je bilo mogoče uporabljati kot ojačevalnik, oscilator in še drugače namesto vakuumskih elektronk. Na površini sta naredila dva točkasta stika drugega ob drugem na razdalji 0,25 do 0,05 mm /29/. Iz polistirena so izrezali trikotno plast z majhnim ozkim in ravnim koncem in nanj pritrdili tanek zlat list. Brattain je z nožem razrezal list po polih do višine trikotnika in ga pritrdil na Ge. Eden del zlatega lista je bil uporabljen kot emitor, drugi pa kot kolektor. Točkasti stiki so bili iz volframa in tudi iz tosforne bronze.
Ko sta točkasta stika približala drug drugemu in pritisnila enosmerno napetost, sta dobila medsebojno influ-enco, ki je omogočila ojačenje signalov izmeničnega toka. Majhna pozitivna napetost na emitorju je povzročila tok nekaj miliamperov. Na kolektor so pritisnili dovolj visoko nasprotno napetost, da so dobili kolektorski tok enakega ali večjega reda velikosti od toka emitorja. Kolektorska napetost je imela takšen predznak, da je privlačila vrzeli z emitorja, tako da je velik del emitorskega toka tekel proti kolektorju. Kolek tor je zaviral tok elektronov v polprevodnik, tok vrzeli v točki stika pa je bil le malo oviran. Če sta potem spreminjala emitorski tok s signalno napetostjo, sta dobivala ustrezne spremembe v kolektorskem toku.
Naziv tranzistor je iz angl. 'transfer resistor" skoval John Robinson Pierce (r.1910), ki je sočasno s Shockleyem doktoriral in prišel v Bell Labs. Kot inženir je raziskoval predvsem vakuumske elektronke za mikrovalovne naprave, vendar je poznal tudi bistvo polprevodniških raziskav svojih kolegov. Ko so skupaj iskali primemo ime za novo napravo po analogiji s podobnimi rezistorji, termistorji in varistorji, je na Brattainovo pobudo vrstil predloge "Trans-prevodnik... transupornik... tranzistor". In pri tem je ostalo (Herring, n.d..str.3l).
26
VAKUUMIST 18/1(1998)
Tok vrzeli z emitorja na kolektor je lahko spreminjal normalni tok od baze na kolektor tako, da je bila sprememba kolektorskega toka večja od spremembe toka emitorja.
Naravo dodatne prevodnosti tranzistorja sta Bardeen in Brattain raziskovala z merjenjem potenciala v bližini stika na ravni površini debele Ge baze n-tipa, ki je bila pripravljena na enak način kot za uporabo v visokonapetostnih usmernikih. Pri preskusih so površino najprej brusili in jedkali, nato pa eno uro oksidirali na zraku pri 500°C Pri drugih preskusih je bila zgornja površina podvržena dodatni anodni oksidaciji v razstopini glikol borata, nato pa je bila ozemljena in jedkana na navaden način. Oksid je bil spran in ni neposredno vplival na rezultate. Pozneje so dognali, da je mogoče površine pripraviti tudi drugače.
Spreminjanje prevodnosti s tokom je kazalo, da poleg ohmske prevodnosti nastopa še drugačna komponenta dodatne prevodnosti, ki narašča z naraščajočim tokom. Pripisala sta jo naraščanju koncentracije nosilcev (vrzeli in elektronov) v bližini točke z naraščajočim tokom. Domnevala sta, da lahko prevodna plast p-tipa nastane zaradi nadštevilnosti nečistoč v sprejemniku blizu površine ali zaradi zaporne plasti v prostorskem naboju, ki zadostuje za dvig nasičenega pasu blizu Fermijevega nivoja. S. Benzer z univerze Purdue je že 31.12.1945 objavil meritve temperaturne odvisnosti Ge ojačevalnika, ki so potrjevale domnevno prevodnost p-tipa na površini /30/.
23.12.1947 so s pomočjo tranzistorja dobili stokratno ojačitev v vsem spektru frekvenc zvoka. 17.6.1948 sta Bardeen in Brattain družno patentirala iznajdbo. /31/ Osem dni pozneje sta opisala odkritje v dveh pismih, ki sta bila objavljena julija 1948. Njuna odkritja so dopolnile še sočasno poslane meritve njunega predstojnika Shockleyja in Pearsona iz Bell Labs. New Jersey. Uporabila sta kondenzator površine 1 x 2 cm2 iz zlata in polprevodnika, naparjenega na nasprotni
Slika 3 Le John Bardeen (1908-1991)
ISSN 0351-9716
strani Si plošče debeline 0,006 cm. Za merjenje sprememb prevodnosti so uporabili tok med dvema dodatnima zlatima elektrodama, naparjenima na dva konca polprevodnika. Meritve na Ge so dale rezultate, primer Ijive z leto starejšimi Brattainovi in Shockleyevimi na Si /32/.
Slika 4 Slika "Bardeenove škatle" iz leta 1949, najstarejšega delujočega tranzistorja (Nick Holonyak Jr., John Bardeen and the point-contact transistor. Physics Today 45 (april 1992) str.37)
27
Le John Bardeen (1908-1991) je dvakrat prejel Nobelovo nagrado v isti stroki: leta 1956 za raziskovanje polprevodnikov. leta 1972 pa za mikroskopsko teonjo polprevod-nosti. Rodil se je v Madisonu, Wisconsin, kjer je tudi študiral na univerzi in med drugim poslušal tudi predavanja o kvantni mehaniki gostujočega profesorja Petra Oebyja (1884-1966), ki je leta 1936 za dosežke pri raziskovanju dipolnih momemntov ter difrakeijo elektronov in rentgenske svetlobe, dobil Nobelovo nagrado iz kemije. Med letoma 1930-1933 je kot geofizik sodeloval pri raziskovanju zaliva pri Development Corporation v Pittsburgh Nato se je vrnil k študiju ker je želel doktorirati pri Einstemu na Princetonu. Ko to ni bilo mogoče, je tam leta 1936 doktoriral iz matematične lizike kot drugi ameriški doktorand pn 6 let starejšemu Madaru Eugenu Paulu Wignerju. Leta 1933 in 1934 sta skupaj objavila kvantnomehanski račun lastnosti elektronskih struktur Na. Med letoma 1935-1938 je sodeloval z John van Vleckom in P.W.Bridgmanom v Society ol Fellows harvardske univerze. Nato je postal izredni profesor na univerzi v Minnesoti. Med vojno je delal v Naval Ordonance Laboratory v Washingtonu DC. in ni sodeloval pri Manhattan Project. Pomladi 1945 se je pridružil novi skupini raziskovalcev fizike trdnin v Bell Labs. Začasno je dobil prostor v sobi, ki sta jo zasedala eksperimentalna fizika Brattain in Pearson. Sodelovanje je bilo zelo plodovito, ne le zaradi znanstvenih uspehov, temveč tudi zaradi skupnega navdušenja nad golfom, ki so ga družno igrali po predmestjih New Jerseya. Leta 1951 je Bardeen zapustil Bell in postal profesor elektronike in fizike na univerzi Illinois, kjer je ostal do smrti. Na harvardu so leta 1951 prvič v ZDA izpeljali tečaj predavanj o polprevodnikih, spomladi 1952 pa je imel Bardeen ciklus predavanj o polprevodnikih in tranzistorjih, za katere se je zanimal še pozneje, med drugim na srečanju o polprevodnikih v Pragi leta 1959 (Lubkin. str.23-24; Herring, str. 26 in 29-30; Holonyak, str. 37; David Pines, An extraordinary man: reflections on John Bardeen, Physics Today (april 1992) str.65 in 69; Janez Strnad, Nobelovec za tranzistor in teoriji superprevodnosti, Delo, št.42 (20.2.1991)).
ISSN 0351-9716
VAKUUMIST 18/1(1998)

^
A^
XL*.      d
T.
te/-c^^~/***f ÖJ&t-My   -*S*Utn,



*   am  %*4s  fl y   /?V7 o« *. 'i Fl 71 -7
(   IM*"*.   (»-»***«* J
^
Slika 5 Laboratorijski zapisnik (z dne 24.12.1947) demonstracije ojačitve zvoka s transistorjem s točkastima stikoma (Herring, n.d., str. 33)
ClJiCVIT (UWT UT1L1IIHC
¦icoNDucrivi iutw:ais
J Stmt* j>tit
FIG. IA
>«vLhto*s      J BA*DLLN ar*H.BfiATTAIN
U-fCk
jtTToa-cv
Slika 6 Fotografija patentiranega tranzistorja in skica na prvi strani patentnega spisa (N. Holonyak, John Bardeen and trie point-contact transistor. Physics Today, 45 (1992) st. 38)
K 4«vie* 'called a traniUtor. w ich Ali Mvcral application« In ra ilo Whfr« a vacuum tub« ordl-n< rtly • la -awipJoyad. wVa damon-*t ated for tht ffrat Urn« ycatar-d«y at Belt Talaphona Labor*-toil». 4|3 Waat Hlraat, wbar« H w a InVentfd-
rhc davica WU «Vmorurtrated in a radio rac «iver, .which contain ad Rt n« <tf tha bonv«aUe«iaJ tuba*. It afbo wea aheavn In a takphooa aya-aad in * talaviaion unit c*n-
llad by av racaivar on  a lowar
Slika 7 Kopija članka iz New York Timesa, ponatisnjenega v Theodore H. Geballe, This golden age ol solid-state physics, Physics Today 34 (November 1981) 132
Walter Houser Brattain je bil leta 1902 rojen ameriškim staršem na Kitajskem. Doktoriral je na univerzi v Mmnesoti leta 1929 in se pridružil Bell Labs. Med vojno je raziskoval magnetno detekcijo podmornic.
7 SKLEP
1.7.1948 je New York Times poročal o odkritju tranzistorja med radijskimi novicami. Nekaj mesecev pozneje so v Dell Labs objavili še podrobnejše fizikalne principe in električne lastnosti naprave.
Prvi uspešno delujoči tranzistorji so se pojavili aprila 1950. Poleti 1952 pa smo Slovenci že brali: "...da se je s tranzistorjem rodil elektronki tekmec, ki mu bo morala v mnogih pogledih prej ali slej podleči." /33/
28
VAKUUMIST 18/1(1998)
ISSN 0351-9716
8 LITERATURA
IM   Diogenov. str. 111 in 114-115
/2/ Michael Faraday (1791-1867), Experimental researches In electricity, Encyclopaedia Britanica. USA, 1952. pogl 434. 439 in 1340-1341
/31 Stetan, Ober einige Thermoelemente von grosser elektromotorischer Kraft, Vorläufige Mitteilung. Wien. Ber. 51 (1665) str.260-262 in Ann. Phys. 124 (1665) str. 632; Miroslav Adlešič. Od mehanike do elektronike, MK, Ljubljana, 1952. str. 453; Lavo Cermelj. Jožef Stefan, MK, Ljubljana, 1976, str 76
/4/ Branislav OuriČ, Tranzistorski prijemrnci. VI izdaja. Beograd, 1984, str. 26
/5/ Friderich Kurylo in Charles Susskind. Ferdinand Braun. A Life of the Nobel Prizewinner and Inventor of the Cathode-Ray Osciloscope. The MIT Press, 1981. str. 28-34
/6/ Pojav je pri srebrovem sulfidu raziskoval tudi Hittorf (Karl Ferdinand Braun (1850-1918). Über unipolare Electncrtäts-leitung, Ann Phys.(3) 4 (1978) Str. 479)
171 Braun. Bemerkungen über die unipolare Leitung der Flamme, Ann. Phys. (3) 3 (1978) str. 436-447
/8/ Braun, Über unipolare Electncitätsleitung. Ann. Phys. (3) 4 (1978) str. 480. Enakega mnenja je bil tričetrt stoletja pozneje Shockley. nasprotnega pa Bardeen.
/9/   Braun, Über unipolare Elektncitatsleitung. Ann. Phys. (3) 4 (1978) str. 481-482 in 484. /10/   Joop Schopman, Industrious science: Semiconductor research at the N.V. Philips' Gloeilampenfabneken. 1930-1957. HSPS19 1 (1988) Str. 170 /11/   Adlešič, n.d. str. 453
/12V PK. Bondyopadhyay, Under Glare of a Thouseand Suns -The Pionenng Works of Sir J.C Bose. Prot IEEE 86/1 (jan 1998) St. 221
/13/   USpatenlst. 1104065
/14/   George L Trigg. Landmark Experiments in Twentieth Century
Physics, New York. London 1975, ruski prevod, Mir. Moskva
1978. str. 175 /15/   Britanski patent Št. 277610 za The Westinghouse Brake and
Saxby Signal Co. (Fritz Schröter, Handbuch der Bildtele-
graphie und des Fernsehens. Berlin. Julius Springer, 1932.
str. 175)
/16/ Nick Holonyak Jr., John Bardeen and the point-contact transistor. Physics Today 45 (april 1992) str. 38, str 37 Holonyak je leta 1962 izdelal svojo inačico LED diode
/17/ Trigg, sir. 177; N.F Moti. Proč Camb Phil Soc 34 (1938) str. 568; N.F. Moti in R.W. Gurney. Electronic Process in Ione Crystals. Oxford Unrversity Press, London, 1940, 5 poglavje
/18/ Trigg, n.d., str 178; Bernhard Kramer. Der Transistor wird fünfzig. Phys. Bl. 53 (1997) 6t. 12 str 1205
/19/ leta 1946 (Kramer. n.d.. str. 1204) ali 1945 (Trigg. n.d., str. 178).
/20/ John Bardeen, Surface Slates and Rectification at a Metal Semi Conductor Contact. Phys.Rev. 71 (sprejeto 13.2.1947, objavljeno 15.5.1947} str. 717-718
/21/ Trigg, n.d.. sir. 179; Shockley in Gerald Pearsons, Modulation of Conductors of Thin Rims of Semi-Conductors by Surface Charges. Phys. Rev Leti Phys. Rev 74 (25.6.1948) str. 232-233
/22/ Schottky. Physik Zeits. 41 (1940) sir. 570; Bardeen. n.d.. 1947, str. 718
/23/ Bardeen. n.d.. 1947. sir. 717 in 719; Walter E Meyerhof. Contact Potential Difference in Silicon Crystal Rectifiers, disertacija na univerzi Pennsylvania, katere povzetek je bil objavljen v Phys. Rev 71 (1947) neposredno za Bardeenovo razpravo
/24/   Bardeen. n.d., 1947. str. 720 in 724-726
/25/   objavljeni v naslednjem zvezku Phys Rev. 72 (1947) str. 345-
/26/    Tngg. n d, str.183 in 185-186
/27/   Holonyak. n.d., str. 39; Hering, n.d.. str. 31.
/28/ Gloria B Lubkm, Special issue: John Bardeen. Physics Today 45 (april 1992) str. 23. Kramer (n d., str. 1205) je odkritje datiral 16.12.1947. podobno tudi Holonyak, n.d.. str. 39
/29/ Bardeen in Brattain, The Transistor. A Semi-Conductor Triode, Phys. Rev. Lett. (25.6.1948) str 230-231; Trigg. n.d . str 187. Dve diodi so torej postavili tako blizu skupaj, da je dogajanje v eni vplivalo na sosedo
/30/ Bardeen in Brattain. Nature of the Forward Current in Germanium Point Contacts, Phys. Rev. Lett. (25 6 1948) str 231 -232
/31/ J. Bardeen et al.. Three-electrode circuit element utilizing sem Conductive materials. US patent 2524035. potrjen 3.10.1950.
/32/   Shockley in Pearsons, n.d.. 1948, str. 232-233
/33/   Adlešič. n.d., str. 468
KOLEDAR POMEMBNIH DOGODKOV v 1998
16. april - 5 slovenska konferencaz mednarodno udeležbo o uporabi sodobnih neporusitvenih preiskovalnih metod v tehniki, kraj posv. Železarna Ravne, organizator Slovensko društvo za neporusrtvene pre-lskave. Fak za stroj., Aškerčeva 6,1000 Ljubljana, inf. prof Janez Grum. tel: 0611771203.0611771204. faks.: 061 218 567. e-posta: janez.grum@is.uni-lj.si
20 maj - 5 srečanje slovenskih In hrvaških vakuumistov. Inst Rudjer Boskovič (ob 9h). Bijenlčka 54. Zagreb, inf.: dr. Nikola Radič. Insl R.B.- Zavod za fiziku matenjala. Bijenička 54. 10001 Zagreb. POB 1016. tel.:++385 1/46 80 224, faks.: ++3851/4680114. e-posta: raftc@rudjer irb.hr
26.-29. ma| - 7. evropska konferenca o neporusttvenih raziskavah. 7thECN0T, Kopenhagen, ni podatkov o organizatorju In naslovu za informacije; konferenca med mnogimi postopki vključuje tudi problematiko iskanja netesnosti
25-30 maj - Kongres potjskega vakuumskega društva. Krakov. Inf.; Renata Doorowolska. uniwersytel Jagieltonski. Ul Gotebia 24. pokoj 7. PL 31-007 Krakow, tel: (012) 422-6875. faks.: (012) 422-1757. e-posta ptp-kong@adm.uj.edu.pl
14.-19 junij - 4. mednarodna konferenca o nano-strukturiranih materialih, NANfl"98 Stnr.khnlm Inf NAN0"9fl ejet Rnyal Institute nf Tarrmnlngy. S-Mfl 44 Stockholm. Sweden tel&faks: 0046 8 7909072. e-posta nano98@kth.se
6.-10. julij - 9. mednarodna konferenca o trdih plasteh in površinah, Kopenhagen, Danska, inl: Eva Hansen-Stavnsbjerg. ICSFS-9, H.C.Oersted Institute. Dept. of Chemistry. Unrv of Copenhagen. 5 Urwersitetsparken, DK-2100, Copenhagen. Denmark. w.-0045-3532 0263, faks.. 0045-3532 0299, icsls9@k*u dk
7.-10. julij - 2 mednarodna konferenca o vakuumskih elektronskih izvnih (IVESC 98). Tsukuba, Japonska Inf Masahito Voshikava. Tsukuba Information Lab. INC., 4th floor, 3rd-Yoshimura Building. 2-10-9 Takezono. Tsukuba 305. Japan, tel.: 81 -298-58-1111. faks: 81 -298-52-0844
31. avg-4. sept -14. mednarodni vakuumski kongres (IVC-14), 10 mednarodna konferenca o površinah trdnih snovi (ICSS-10), 5 mednarodna konferenca o znanosti in tehnologijah nanometnčnih dimenzij (NAN0-5), 10 mednarodna konferenca o kvantitativni analizi površin (QSA-10), Birmingham Anglija. Inf Sekretariat kongresov I\rC-14/ICSS-1QfNANO-5flSA-10. The Institute of Physics. 76 Portland Place. London. WIN 4AA. UK. tel: +44 171 470 4800. faks +44171 470 4900, e-posta: ivc98@iop.org . http://www.top org/IOP/Confs/lvC. http://www. vacuum, org'iuvsta html
2.-5. sept - Površine v biomaterialih '98. Loews Ventana Canyon Resort Tuscon. AZ, ZDA Inf: Surfaces in Blomalenals Foundation. 6518 Walker Street Suite 150. Minneapolis. MN. tei 001-612-915-1011. faks 001-612-927-8127
6.-10 sept - 2. mednarodna konferenca o prekntjih na steklu, ICCG'98. Inf. Mrs. H. Schmidt Institut Für Neue Materialen. Im Stadtwald. Bldg 43a. D-66123 Saarbrücken. Germany, faks.: 0049-681-302-5223
2.-6. nov. - 45. nacionalni simpozij ameriškega vakuumskega društva (z vrhunskimi konferencami, s tehničnim programom, z izobraževalnimi tečaji in z razstavo), Baltimore, MD. ZDA Organizator m inf.: AVS. 120 Wall Street, 32 FL, New York. NY10005. tet: 001-212 248 0200. laks: 001-212 248 02045. avsnyc@vacuum org, www.vacuum.org
A. P.
29
VAKUUMIST 18/2(1998)
Petdesetletnica tranzistorja (II. del)
Stanislav Južnič*
50th anniversary of the transistor (Part II)
ABSTRACT
Second pan of the article describes trie discovery of the field effect transistor (FET). Special concern is put on the work of Schockley and on circumstances, that enabled the "Silicon valley". We make a short view on the development of transistor in Europe and in our country and try to describe some visions of the future of the transistors.
POVZETEK
Drugi det razprave opisuje odkritje tranzistorja na poljski efekt Posebno pozornost posvečamo Shockleyevemu delu in okoliščinam, ki so botrovale nastanku "Silicijeve doline'. Na kratko se ozremo po začetkih uporabe tranzistorjev v Evropi in pri nas tet skušamo podati nekaj vizij prihodnosti tranzistorja.
1 UVOD
Shockley je bil vodja raziskovalne skupine, v kateri sta Bardeen in Brattain po vrsti poskusov odkrila tranzistor s točkastima stikoma. Odkritje je sicer temeljilo na Shockleyevi ideji, vendar pri poskusih ni bil neposredno udeležen. To ga je gotovo jezilo, zato je v naslednjih mesecih pozorneje spremljal raziskovanja svojih sodelavcev, bolj kot je v navadi v skupinah ustvarjalnih znanstvenikov. Z vsemi močmi se je vrgel v raziskovanje tranzistorja na poljski efek*. katerega inačico JFET je razvil do 23.1.1948.38 dni za odkritjem Bardeena in Brattaina. Izum je patentiral 26.6.1948 in 24.9.1948/1/.
Delovanju nove Schockleyeve inačice tranzistorja je bilo laže slediti s teorijo, njegov šum je bil manjši in je lahko uporabljal večje moči. Zato je izrinil tranzistor s točkastima stikoma, ki gaje sicer kmalu po Bell Labs v podobni obliki, vendar z različnimi mehanskimi podrobnostmi, izdelal raziskovalni laboratorij General Electrics (GE), za njim pa leta 1949 še podjetja RCA. Raytheon in Sylvania.
Slika 1: Shockleyeva skica tranzistorja iz patenta, vloženega 34.9.1948 (Proč. IEEE. 86/1 (jan 1008) str. 34)
' Stanislav Južnič je profesor fizike in računalništva na srednji soli v Kočevju. Leta 1980 je diplomiral iz tehnične fizike na Fakulteti za naravoslovje in tehnologijo, magistnral pa leta 1984 iz zgodovine fizike na Filozofski fakulteti v Ljubljani.
ISSN 0351-9716
Slika 2: Shockley, Brattain in Bardeen pri Bell Labs leta 1947 (Proč. IEEE, 86/1)
2 FET TRANZISTORJI
Teorija tranzistorja je prinesla nov izziv fiziki. Delovanje vakuumske elektronke je bilo sredi petdesetih let že del standardnega znanja elektro inženirja, medtem ko je bilo gibanje delcev v trdnini precejšnja novost. Tudi sicer so procesi v trdnini bolj zapleteni. Lastnosti katodne elektronke so odvisne le od geometrije in zunanjih robnih pogojev, pri tranzistorju pa vplivajo tudi lastnosti trdnine. V katodni elektronki obravnavamo le gibanje elektronov v električnem polju, v polprevodniku pa imamo poleg elektronov tudi vrzeli. Zato je razumljivo, da so zgodnji raziskovalci tranzistorja sprva različno pojasnjevali dogajanje v njem.
Bardeen je uspeh poskusov z elektrolitom pripisal navzočnosti modificirane plasti polprevodnika na površini.
William Bradford Shockley (1910-1989) je bil rojen v Londonu v družini premožnega ameriškega rudarskega inženirja. Diplomiral je na California Institute of Technology leta 1932 in doktoriral na MIT leta 1936 pri Johnu Slaterju (1900-1976), ki je sredi dvajsetih let z Nielsom Bohrom sodeloval pri utemeljevanju kvantne mehanike. Leta 1936 je Shockley prišel v Bell Labs. Tam si je obetal sodelovanje s Clintonom Josephom Davidssonom (1881-1958), ki je naslednje leto dobil Nobelovo nagrado za fiziko za raziskovanje interf erenčnega odboja elektronov na kristalu. Shock-ley se je med vojno ukvarjal z uporabnimi raziskavami, po vojni pa je postal predstojnik novega oddelka za raziskovanje trdne snovi. Vanjo je vključil tudi Bardeena, ki ga je spoznal že sredi tridesetih let v Cambridges Leta 1955 je Shockley prostal direktor skupine za razvoj orožij pri obrambnem ministrstvu ZDA in ustanovil lastno podjetje za komercializacijo tranzistorjev. Leta 1963 je postal profesor inženirstva na univerzi v Stanfordu) /2/.
73
ISSN 0351-9716
VAKUUMIST 18/2(1998)
ki je omejevala tok elekronov. Vendar je takšna razlaga postala dvomljiva, ko so zaceli izdelovati dobre tranzistorje s površino, izdelano z izravnavanjem visoke nasprotne napetosti, pod pogojem, da je bil kolektorski kontakt narejen električno.
V nasprotju z Bardeenom sta Shockley (23.1.1948) in neodvisno od njega Shive /3/ domnevala, da spremenjeni površinski sloj nima važne vloge. Ojačenje tranzistorja sta imela predvsem za prostorninski in ne površinski pojav. Shive je februarja 1948 njuno domnevo dokazal s poskusom. Točki emitorja in kolektorja sta se stikali na nasprotnih straneh 0,01 mm tanke plasti Ge in na ta način povzročali tranzistorski efekt, primerljiv z delovanjem tranzistorja Bardeena in Brattaina.
Spremenjena teorija je izražala drugačne razmere, v katerih je deloval Shockleyev tranzistor. Nasprotno od Bardeen-Brattainovega, kjer je do ojačitve prišlo v stiku med kovinskim vodnikom in Ge, je v Shockleyevem p-n-p tranzistorju ojačitev nastala v notranjosti kristala Ge. Tok je tekel predvsem zaradi difuzije, bolj kot zaradi električnega polja. Shockley je v poenostavljenem modelu predpostavil:
(1)   da so donorji in akceptorji povsem ionizirani, kar dobro velja za Ge pri sobni temperaturi
(2)   da je gostota manjšinskih nosilcev naboja veliko manjša od gostote večinskih v vsakem področju
(3)   da je skupno razmerje rekombinacije v vsakem področju linearno odvisno od nepravilnosti gostote manjšinskih nosilcev glede na njeno vrednost v termičnem ravnovesju
(4)   da prostorski naboj ni pomemben, razen v samih p-n stikih.
Obnašanje polprevodniške naprave se je Shockleyu, tako kot pol stoletja prej Braunu, zdelo podobno vakuumski elektronki. Področje emitorja naj bi ustrezalo katodi elektronke, baza področju okoli vodnikov mrežice, kolektorsko področje pa plošči. Tranzistor z ozemljenim emitorskim področjem in s signalom, obrnjenem proti bazi, je deloval kot trioda z ozemljeno katodo. Tako tranzistor kot katodno elektronko uravnavamo z interakcijo med dvema oblikama toka elektronov. V katodni elektronki napetost na mrežici določa tok elektronov od katode k anodi. V tranzistorju tok vrzeli v bazi spreminja napetost med bazo in emi-torjem in uravnava tok elektronov skozi plast baze. V nasprotju z opisanim modelom pa Bardeen od vsega začetka ni priznaval analogije z vakuumsko elektronko in je prav zato vpeljal še danes uporabljane nazive emitorski, kolektorski in bazni tok /4/.
Shockleyeva raziskovalna skupina je uporabila mono-khstal Ge, na katerem je bila plast p-tipa vrinjena med dve področji n-tipa. Naprava je enakomerno delovala na površinah p-n stikov. Velikost njene aktivne površine se je lahko zelo spreminjala, kar ni bilo mogoče pri Bardeen-Brattai nove m tranzistorju s točkastim stikom. Tako je Shockley lahko povečal izhodno moč brez povečevanja toka. Eden večjih n-p-n tranzistorjev, ki ga je predstavil na konferencah junija in julija 1950, j« imel stik na površini 0,3 cm2, bazo debeline okoli 0,07 cm in je dajal 2.0 W nedeformirane moči na izhodu. Tudi pri manjših napravah s stično površino okoli 0,01 cm2 so bile vse karakteristike Bardeen-Brattainovega tranzistorja s točkastima stikoma izboljšane za nekaj redov velikosti /5/.
Slika 3: p-n-p-n tranzistor iz razprave: Shockley, M. Sparks in G.K. Teal, p-n Junction Transistors, Phys. Rev. 83 (1.7.1951) str. 157
G.K. Teal in J.B. Little sta leta 1948 pri Bell Labs izdelala tehnologijo rasti velikih monokristalov Ge, v katerega notranjosti so lahko odkrivali in prepoznavali nosilce naboja, vstavljene po stiku s kovino. Aprila 1950 so Shockley, Sparks in Teal vzgojili kristal, ki je imel tanko plast p-tipa na materialu n-tipa. Šele tedaj so lahko začeli proizvodnjo tranzistorjev tipa n-p-n in p-n-p, ki so danes nepogrešljivi deli vsakega mikročipa.
3 PROBLEM PRIORITETE
Izum tranzistorja je bil rezultat kolektivnega dela ameriških raziskovalcev v Bell Labs. Ameriška mornarica se je sprva potegovala za prioriteto svojega raziskovalca, vendar je prizadevanja kmalu opustila. Problem prioritete je še dodatno omilila Bardeenova lastnost, da je rad priznaval še tako majhne zasluge svojih predhodnikov. Tako se je 25.6.1948 zahvaljeval Shockleyu za "...pobudo in vodenje raziskovalnega programa, ki je pripeljal do odkritja..." Oecembra 1950 je "BiH" Shochley zapisal posvetilo v svoji novi knjigi: "Johnu Bardeenu, ki je naredil takšno knjigo potrebno". V predgovoru je navedel Bardeena in Brattaina kot izumitelja tranzistorja /6/.
Med Bardeenovimi in Shockleyevimi občudovalci je vendarle prišlo do razprav o prioriteti, ki še danes niso končane. Nekateri raziskovalci menijo, da je Bardeen že 17.12.1947 poznal koncept vcopljanja manjšinskih nosilcev v tranzistorju, po drugih pa naj bi ga iznašel šele Shockley več kot mesec dni pozneje /7/. Skupna raziskovalna pot Bardeena in Shockleya se je ločila, ko sta v prvi polovici petdesetih let drug za drugim zapustila Bell Labs in nadaljevala poklicno pot v tako različnih smereh kot sta raziskovanje superprevod-
24
VAKUUMIST 18/2(1998}
ISSN 0351-9716
nikov na univerzi in komercializacija tranzistorjev na področju zaliva San Francisco. Raziskovalca po skupni Nobelovi nagradi leta 1956 nista več sodelovala, tako da se je Bardeen avgusta 1989 celo izognil pisanju nekrologa za svojim nekdanjim predstojnikom Shock-ley e m /8/.
4 "SILICIJEVA DOLINA" IN RAZISKOVANJE ZNANSTVENIKOV V INDUSTRIJSKIH LABORATORIJIH
Septembra 1955 je Shockley zapustil Bell Labs in se osebno lotil komercializacije svojih izumov tranzistorja.
5 tem je sledil Edisonovemu tri četrt stoletja starejšemu primeru proizvodnje žarnic v Menlo Parku.
Shockley je ustanovil tranzistorske laboratorije v svojem rojstnem kraju Palo Alto v Kaliforniji in jih vodil do avgusta 1963. Tako je neposredno omogočil nastanek silicijeve tranzistorske industrije na področju zaliva San Francisco, pozneje posrečeno krščene za "Silicijevo dolino". Središče razvoja je prešlo od vzhodne na zahodno obalo ZDA. od koder je bila doma tudi večina ključnih raziskovalcev tranzistorja.
Industrija, ki je rasla iz iznajdbe tranzistorja, je veliko obetala. Kot naročena je prišla računalnikom, saj so tranzistorski elementi v veliki meri rešili problem pregrevanja. počasnosti in predvsem velikosti prvih računalnikov z elektronkami, ki so jih začeli sestavljati tik pred izumom tranzistorja.
Raytheon, eno izmed 35 podjetij, ki so se seznanila s tehnologijo FET tranzistorjev na simpoziju Bell Labs aprila 1952. je marca 1953 proizvajalo že po 1000 germanijevih tranzistorjev na mesec po ceni 9 dolarjev za kos. Do leta 1957 je Raytheon kontroliral tržišče, vendar je nato zaostal v razvoju tehnologije. Sredi petdesetih let, ko so tranzistor po Shochleyevi ideji večinoma še imeli za "izboljšano elektronko", je proizvodnja tranzistorjev še vedno dajala dvajsetkrat manj dohodka od proizvodnje elektronk. Dobički obeh industrij so postali primerljivi šele v začetku šestdesetih let. ko je vlada ZDA, po uspehu ruskega Sputnika 4.9.1957. v strahu pred tehnološkim zaostajanjem začela radodarno pospeševati miniaturizacijo tranzistorjev.
Nove možnosti je sredi septembra 1957 izkoristilo tudi osem raziskovalcev različnih strok, ki so po poldrugem letu sodelovanja zapustili Shockleyevo podjetje in ustanovili Fairchild s sedežem le eno miljo proč v Palo Altu. Fizik R.Noyce, edini med njimi, ki je imel izkušnje s tranzistorji že pred raziskovanjem v Shocklevevem podjetju, je januarja 1959 pri Fairchildu samostojno izumil prvo integrirano vezje, ki ga je bilo mogoče komercialno proizvajati. S tem je kronal izum integriranega vezja, ki se je konec avgusta 1958 posrečil J.Kil-byu pri Texas Instruments.
Poseg znanstvenika Shockleya v proizvodnjo tranzistorjev je bil sad polstoletnega sožitja med akademsko
šolanimi znanstveniki in industrijo v visoko razvitih zahodnih družbah. Uspešno delovanje znanstvenikov v industriji se je začelo s kemikom Charlesom Dudleyem, ki je med letoma 1875-1905 pri Pennsylvania Railroad organiziral laboratorij za testiranje materialov s tridesetimi kemiki. Posebno uspešni so bili znanstveniki pri razvoju žarnice, saj sta imela fizika Edward Nichols in
Francis R. Upton mnogo zaslug za Edisonov uspeh. Podobne naloge sta imela John Stone in George Campbell v Bell Telephone Systems, kjer je v začetku osemdesetih let v oddelku za elektriko in patente raziskoval tudi fizik Jacques, med letoma 1885-1911 Hayes, od aprila 1911 dalje paje posebno raziskovalno vejo pri Bellu vodil Edwin Colpitts.
Tako je imel Bell ob Shockteyjevem prihodu za sabo že bogato znanstveno tradicijo. Znanstvenikov niso več najemali za posamezno raziskavo v industriji, temveč so akademsko podkovani raziskovalci postali stalni nosilci razvoja v posebnih laboratorijih. Novost se je najprej uveljavila pri kemijskem podjetju Bayer, kjer je že od leta 1884 raziskoval kemik Kari Duisberg {1861-1934). Leta 1889 so se odločili, da ga bodo vključili v nov glavni znanstveni laboratorij, ki so ga odprli avgusta 1891. Leta 1897 so pri Bayerju ustanovili tudi biro za patente. Z novostmi pri Bayerju so se začela razvijati sodobna razmerja med znanostjo in industrijo, ki so jih kmalu sprejela tudi britanska kemijska podjetja in električna industrija.
Na ameriška podjetja je posebno vplival eksperimentalni elektrokemični laboratorij, ki so ga spomladi leta 1900 ustanovili pri GE po večletnih prizadevanjih Char-lesa Proteusa Steinmetza (1865-1923), ki je že od leta 1890 raziskoval v računskem oddelku GE /9/. Kljub Steinmetzovi želji pa laboratorij ni bil povsem ločen od tovarne, saj ji je moral zagotavljati prostor na tržišču.
Sprva so se v laboratoriju GE ukvarjali z razvojem živosrebrne svetilke. Pozneje je direktor laboratorija GE Willis Whitney v talilni peči izboljšal lastnosti vlaken iz oglja in tako podjetju zagotovil tržišče za nekaj let. Kljub temu je v naslednjih letih konkurenca prisilila GE. da je kupoval patente pri Siemensu. Zato so od leta 1906 brez uspeha preizkušali porabo kovinskih vlaken v žarnici, dokler ni William Coolidge prekosil konkurente z uporabo volframa. GE je ponovno osvojil tržišče; leta 1913 pa je Irving Langmuir preučil temeljne značilnosti žarnic. Tako je konec devetdesetih let GE obvladoval že 96% tržišča žarnic v ZDA /10/.
5 PRODOR TRANZISTORJEV V EVROPO
Anton Philips (1874-1951), mlajši sin ustanovitelja Philipsa Frederika (1830-1900). se je med obiskom v ZDA navdušil nad Langmuirjevo uspešno uporabo znanstvenih dosežkov za utrjevanje položaja podjetja na tržišču. Sklenil je slediti primeru GE. Zato so ustanovili oddelek za znanstvene raziskave Naturkundig Laboratorium {Nat. Lab.) s posebnim statusom znotraj podjetja Philips. Vodenje oddelka je v začetku leta 1914 prevzel Gilles Holst (1886-1968). Holst je končeval doktorat pri Heiku Kamerlingh-Onnesu (1853-1926} v Leydenu, ki je prav tedaj prejel Nobelovo nagrado za kondenzacijo helija. Pod Holstovim vodstvom so Philip-sovi raziskovalci med obema vojnama uspešno raziskovali uporabo polprevodnikov.
Med drugo svetovno vojno Philips ni opravljal raziskovanj, ki so v Bell Labs omogočila obvladovanje tehnologije čiščenja in dopiranja Ge in Si za uporabo v radarju. Nemška okupacija je postavila Philips tudi v izolacijo, tako da so se z ameriško tehnologijo Ge seznanili šele po vojni, ko je ob prvem obisku v ZDA van Verwey prinesel nekaj gramov Ge. Leta 1949 pa sta Ploos van Amstel in Wieringen že proizvajala polikristalinske Ge
26
ISSN 0351-9716
VAKUUMIST 18/2(19981
diode z novo metodo, pri čemer sta veliko pozornosti posvečala čistosti materiala in stopnji dopiranja. Aprila 1955 so raziskave prerasle v novo tovarno, ki so jo postavili v Nijmegenu.
Koncentracija ameriških podjetij je ovirala evropski dostop do tržišča tranzistorjev. Leta 1948 je bil F.H. Stietjes pri Philipsu odgovoren za začetek raziskovanja tranzistorjev. Leta 1952 je že vodil skupino desetih raziskovalcev, ki so razvili tranzistor s točkastima stikoma in ga prenesli v razvojni laboratorij po Bellovem simpoziju aprila 1952. Med Philipsovimi evropskimi konkurenti sta se simpozija udeležila tudi nemški podjetji Telefunken in Siemens & Halske. Sodelovanje je omogočil Main Agreement iz leta 1947, ki so ga razširili 31.3.1952. Philipsov Nat.Lab. še ni obvladal tranzistor-ske tehnologije in je zato potreboval pomoč Bella in RCA, ki jih je obiskal J.C.van Vessem.
Na simpoziju so demonstrirali različne metode proizvodnje Ge kristalov, vendar so v Nijmegenu raje uporabili metodo zlitin podjetja RCA. Philipsu se je namreč mudilo, da bi pobude ne prevzela podjetja, ki pred tem niso sodelovala v proizvodnji elektronk. Med takšnimi sta bila. denimo, ameriški IBM in Geophysical Services, pozneje preimenovani v Texas Instruments, katerega vodstvo je prevzel Teal iz Bell Labs. Do konca leta 1954 je Philips obvladal novo tehnologijo, ki je vplivala na celotno podjetje. Najprej so sledili ameriškim odkritjem. nato pa so v Nat.Lab. z lastno metodo izdelali tranzistor z difuzijo v trdnini POB (Pushed Out Base), ki se je zelo dobro prodajal. Leta 1957 je že 35 raziskovalcev v Nat.Lab. in še 20 Philipsovih raziskovalcev v tujini raziskovalo polprevodnike. Philips je postal vodilno evropsko podjetje za raziskovanje polprevodnikov, vendar ga je ogrožala močna konkurenca. Ameriška podjetja so namreč ustanavljala svoje veje v Evropi, konkurenti pa so dobivali tudi mnogo vojaških naročil, ki so omogočala hiter razvoj.
Nizozemske univerze se kljub pogostemu sodelovanju s Philipsom sprva niso posebno zanimale za polprevodnike. Zato je bil Philips v zelo neugodnem pololožaju v primerjavi z Bell Labs. Čeprav je veliko Philipsovih strokovnjakov skupaj s samim Holstom občasno predavalo tudi na univerzi, je Philips svoje strokovnjake za polprevodnike moral usposabljati kar znotraj podjetja. Položaj se je izboljšal šele v začetku petdesetih let, posebno ko je leta 1952 G.W.Rathenau zapustil Philips in na univerzi v Amsterdamu postal prvi profesor fizike trdne snovi na Nizozemskem /11/.
Sredi devetdesetih let je Philips med evropskimi podjetji prodajal največ polprevodniskih naprav, v svetovnem merilu pa je zaostajal za devetimi ameriškimi in japonskimi konkurenti.
6 PRVI TRANZISTORJI PRI NAS
Polprevodniki niso hitro prodrli v manj razvite dežele, kot je bila naša. Tako A. Wedarn v svoji knjigi iz leta 1955 še ni obravnaval polprevodnikov in tranzistorjev, v tri leta starejši knjigi pa jim je AdleŠič 2e ubelul Itpu prihodnost /12/.
Leta 1958 je Josip Lončar (1891-1971). redni profesor Elektrotehnične fakultete v Zagrebu, objavil razpravo o polprevodnikih, v kateri je obravnaval tudi lastne poskuse /13/. S tem je odprl vrata drugim raziskoval-
cem. tako da je dipl.ing.Zdravko Bendekovič iz RIZ Tvornice poluprovodnika izdelal prvi domači Si tranzistor. ko jih je v Evropi izdeloval le SGS v Milanu 14 Kljub temu so imeli domači raziskovalci še v poznih šestdesetih letih manj izkušenj s tranzistorji kot z elektronkami. Tranzistorizirane naprave so bile dražje, tako da je integriranih vezij pri nas še primanjkovalo /15/,
7 PRIHODNOST TRANZISTORJEV
Raziskovanje polprevodnikov je vseskozi prepletalo različne veje naravoslovja. V obdobju prevlade katodnih elektronk so polprevodnike raziskovali predvsem metalurgi in fiziki. Po odkritju tranzistorja so postale zanimive predvsem fizikalno-kemične lastnosti uporabljanih snovi. Tedaj je cena postala prevladujoč dejavnik, tako da so fiziki in tehniki določali razvojne usmeritve z opredelitvami potrebnih lastnosti izdelka. Končno so v proizvodnji integriranih vezij prevzeli vodilno vlogo konstruktorji vezij (circuit designers). Spremembe v industriji tranzistorjev so potekale tako hitro, da jim tudi marsikateri strokovnjak ni mogel slediti.
Gordon E. Moore je bil rojen v San Franciscu leta 1929 Študiral je na Berkeleyu in doktoriral na California Institute i of Technology leta 1954. Kmalu po ustanovitvi se je leta 1956 pridružil Shockleyevim tranzistorskim laboratonjem. Leta 1957 je soustanovil Fairchild. kjer je leta 1959 postal ; direktor razvoja. Leta 1968 je soustanovil družbo Intel za | razvoj in proizvodnjo LSI (Large Scale Integrated Products). Intel je začel s polprevodniškimi spomini, že sredi devetdesetih let pa je med vsemi podietji na svetu prodajal največ polprevodniskih naprav.
Slika 4: Fotografija Gordona E.Moora v Proč. IEEE 86/1 (jan. 1998) str.204
2b
VAKUUMIST 18/2(1998)
ISSN 0351-9716
Leta 1965 je direktor raziskovanja in razvoja pri Fairchild Semiconductors, fizikalni kemik Gordon E. Moore objavil, da izdelovalci tranzistorjev podvojijo število integriranih komponent v konstantnih Časovnih intervalih. Trditev velja še danes. Če bi se sedanji čas podvojitve 18 mesecev obdržal tudi v bodoče, bi leta 2020 imeli tranzistorje reda velikosti 10 nm /16/.
Po Mooru naj bi prav v sedanjem času proizvodnja tranzistorjev v čipih presegla število tiskanih črk v knjigah. S tem naj bi nov način komunikacije začel resno nadomeščati pol tisočletja starejši Gutenbergov izum.
LITERATURA
/1/ Junction Field Effect Transistor (Kramer, n.d.. str. 1205; Herring, n.d., Str. 32).
/21 Hernng, n.d.. str 29; Kramer, n.d . str 1204; Trigg, n.d.. str. 178; Vakuumist. 14/4 (1994) str. 23)
13/ John Northrup Shive (1913-1984) je opisal lototranzlstor v Phys. Rev. 76 (1949) str. 575 (Shockley, M. Sparks in G.K. Teal, p-n Junction Transistors. Phys Rev. 83 (1.7.1951) str. 152)
Nova knjižica DVTS
Vse več je izdelkov in tehnologij, kjer hermetičnost posod in cevnih sistemov igra pomembno vlogo. Njihova večja ali manjša tesnost namreč zagotavlja primerno dobro vzd-ževanje nadtlaka oz. podtlaka. Nevarna mesta, kjer netesnost (leak) lahko z veliko verjetnostjo pričakujemo, so najpogosteje; spojke, tesnila, varjeni in spajkani spoji, napake v materialu itd. Zaradi naraščajočih zahtev po kakovosti proizvodov (ISO 9000), se v tehniški praksi vedno pogosteje srečujemo s predpisi o preverjanju tesnosti. Ker je omenjena problematika v Širši tehniški javnosti razmeroma slabo poznana, se je Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije odločilo organizirati Posvetovanje o netesnosti sistemov in naprav. Konferenca je potekala oktobra 1997 na IEVT-ju ob
ZBOKNiK MEDAVANJ
/4/   Shockley et al. n.d.. 1951. str. 152; Holonyak. n.d., str. 40
/5/   Shockley et al, n.d., 1951.str. 153
/6/ Bardeen. Brattain, n.d.. 1948, str. 231; Shockley, Electrons and Holes in Semiconductors. D.van Nostrand Company Inc. New York. 1950
/7/ Holonyak. n.d., 1992. str. 39; Bondyopadhyay. n.d . 1998. str 196
/8/ Holonyak, n.d., str. 39. Nasprotno mnenje je objavil Bondyopadhyay. W-Shockley, the Transistor Pioneer-Portrait of an Inventive Genius, Proc. IEEE 86/1 (jan 1998) sir 207
/9/   Rojen v  nemški  družini  židovskega porekla v Breslau.
današnjem Wroclavu Po preselitvi v Švico in nato ZDA Je
spremenil svoje prvotno ime Kari /10/   Schopman, n.d., str. 141-146 /11/   Schopman. n.d., str. 162 in 168-170
/12/   Albin Wedam (1921-1997), Radiotehnika, 2. izdaja. DZS.
1955; Adlešič. n.d . sir. 454-455 in 468-469 /13/   Elektrika, št. 1-2 in 3 (1958) 17 strani /14/   Biljanovič, n.d., str. 183-184 /15/   Aleš Strojnik, Peter Šuhel, Tranzistorizaaja jugoslovanskega
rutinskega elektronskega mikroskopa. EV. 35 (1968) str 107 /16/   Kramer, n.d, str. 1206
lepem številu udeležencev (41) iz različnih slovenskih podjetij in ustanov. Predstavljenih je bilo 12 referatov, ki jih je organizacijski odbor pod skrbnim nadzorom urednice dr. Udije Irmančnik Belič, recenzenta oz. lektorja dr. Jožeta Gasperica in dr Vinka Nemantča. izdal v lični knjižici z 79 stranmi (format A4).
Zbornik z naslovom "NETESNOST SISTEMOV IN NAPRAV". ki dokaj dobro pokriva omenjeno tematiko, ima naslednjo vsebino:
•    osnove vakuumske tehnike
•    teorija Črpanja posode oz. sistema in opredelitev velikosti puščanja
•    vakuumski spoji
•    metode odkrivanja netesnosti
•    naprave za odkrivanje netesnosti
•    helijev detektor netesnosti
•    kalibracije vakuumskih merilnikov in detektorjev netesnosti
•    preventiva in odpravljanje netesnih mest
•    primeri odkrivanja netesnosti v praksi
•    kontrola tesnosti. osnova za kvaliteto proizvodov
•    odkrivanje netesnosti pri absorpcijskih hladilnikih
•    tesnostni preizkusi v laboratoriju za plinsko tehniko.
V dodatku najdemo še slovarček pogosto uporabljanih izrazov. tabele o sposobnosti in lastnostih testnih metod, o pretvorbnih faktorjih med enotami, o stopnjah netesnosti. o permeaciji He skozi plastične mase ter opis področij uporabe vakuumskih tehnologij in spisek standardov, ki se nanašajo na tesnost oz. netesnost. Tako zaokrožen zbornik nudi pregled postopkov, znanj in opreme za preskušanje tesnosti oz. za iskanje netesnih mest ter vso potrebno razlago Menimo, da bo ta prva tovrstna slovenska knjiga, lahko dobro služila vsem, ki imaio opravka z netesnostjo sistemov in naprav.
Izšla je v nakladi 250 izvodov prejemali jo bodo slušatelji na izobraževalnih tečajih s tega področja, možno jo je pa tudi kupiti v DVTS. Teslova 30, Ljubljana (tel. 177 66 00, cena je 4200 SIT).
mag. Andrej Pregelj
27