آزمایش ترانزیستور

۲۳ دسامبر ۱۹۴۶ برای نخستین بار ترانزیستور در «آزمایشگاه بل» آزمایش شد. این آزمایشگاه در سال ۱۹۲۵ تاسیس شده و از قدیمی‌ترین آزمایشگاه‌های مرتبط با تلفن و خطوط ارتباطی است که اکنون در انحصار شرکت «نوکیا» قرار دارد.

اولین حق ثبت اختراع ترانزیستور اثر میدان در سال ۱۹۲۸ در آلمان توسط فیزیکدانی به نام ژولیوس ادگار لیلینفلد ثبت شد؛ اما او هیچ مقاله‌ای درباره قطعه‌اش چاپ نکرد و کار او نادیده گرفته شد. در سال ۱۹۳۴ فیزیکدان آلمانی دکتر اسکار هایل، ترانزیستور دیگری را به ثبت رساند. هیچ مدرک مستقیمی وجود ندارد که این قطعه ساخته شده‌است؛ اما بعدا کارهایی در دهه ۱۹۹۰ نشان داد که یکی از طرح‌های لیلینفلد به درستی کار کرده است. اوراق قانونی از آزمایشگاه‌های ثبت اختراع بل نشان می‌دهد که ویلیام شاکلی و جرالد پیرسن یک نسخه قابل استفاده از اختراع لیلینفلد ساخته‌اند؛ در حالی که آنها هیچ‌گاه این را در تحقیقات و مقالات خود ذکر نکردند.

در ۲۳ دسامبر ۱۹۴۷، ویلیام شاکلی، جان باردین و والتر براتین موفق به ساخت اولین ترانزیستور اتصال نقطه‌ای در آزمایشگاه‌های بل شدند. این کار با تلاش‌های زمان جنگ برای تولید دیودهای مخلوط‌کننده ژرمانیم خالص «کریستال» ادامه یافت، این دیودها در واحدهای رادار به‌عنوان عنصر میکسر فرکانس در گیرنده‌های میکروموج استفاده می‌شد. یک پروژه موازی دیودهای ژرمانیم در دانشگاه پردو موفق شد کریستال‌های نیمه هادی ژرمانیم را با کیفیت خوب که در آزمایشگاه‌های بل استفاده می‌شد، تولید کند. سرعت سوئیچ تکنولوژی لامپی اولیه برای این کار کافی نبود، همین تیم بل را سوق داد تا از دیودهای حالت جامد به جای آن استفاده کنند. آنها با دانشی که در دست داشتند شروع به طراحی سه قطبی نیمه‌هادی کردند، اما دریافتند که کار ساده‌ای نیست. جان باردین سرانجام یک شاخه جدید فیزیک سطحی را برای محاسبه رفتار عجیبی که دیده بودند ایجاد کرد و سرانجام براتین و باردین موفق به ساخت یک قطعه کاری شدند.

آزمایشگاه‌های تلفن بل به یک اسم کلی برای اختراع جدید نیاز داشتند: «سه قطبی نیمه هادی»، «سه قطبی جامد»، «سه قطبی اجزای سطحی»، «سه قطبی کریستال» و «لاتاتورن». بل فورا ترانزیستور تک اتصالی را جزو تولیدات انحصاری شرکت وسترن الکتریک، در ایالت پنسیلوانیا قرار داد. در آنجا نخستین ترانزیستورهای گیرنده رادیو AM در معرض نمایش قرار گرفتند، اما در واقع فقط در سطح آزمایشگاهی بودند. تا اینکه در سال ۱۹۵۰ شاکلی یک نوع کاملا متفاوت ترانزیستور را ارائه داد که به ترانزیستور اتصال دوقطبی معروف شد. اگرچه اصول کاری این قطعه با ترانزیستور تک اتصالی کاملا فرق می‌کند، قطعه‌ای است که امروزه به‌عنوان ترانزیستور شناخته می‌شود. پروانه تولید این قطعه نیز به تعدادی از شرکت‌های الکترونیک شامل تگزاس اینسترومنتس که تعداد محدودی رادیوی ترانزیستوری به‌عنوان ابزار فروش تولید می‌کرد؛ داده شد. ترانزیستورهای اولیه از نظر شیمیایی ناپایدار بودند و فقط برای کاربردهای فرکانس و توان پایین مناسب بودند، اما همین که طراحی ترانزیستور توسعه یافت این مشکلات نیز کم‌کم رفع شد.