Джон Браун - Семь элементов, которые изменили мир

65. В электровакуумной лампе горячие катодные нити эмитируют электроны, затем притягивающиеся анодной пластиной, на которую подается положительное напряжение. Так как анод холодный и поэтому не эмитирует электронов, ток течет только в одном направлении. Если сетку, на которую подается отрицательное напряжение, поместить между катодной нитью и положительным анодом, то электроны будут отклоняться, и ток не потечет. Уберите напряжение с сетки, и ток потечет, как прежде. Включение и выключение напряжения на сетке, расположенной между катодом и анодом, позволяет применять электровакуумную лампу как вентиль. Электровакуумная лампа может использоваться также как усилитель электрического сигнала, поданного на сетку.

66. Интерес к полупроводникам возник у Шокли во время Второй мировой войны, когда он разрабатывал технологию детектирования электромагнитных волн. Во время войны Шокли также оказывал влияние на решение сбросить атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, так как участвовал в подготовке отчета о вероятных людских потерях в случае вторжения на Японские острова.

67. Бардин и Бреттен использовали проводящую жидкость для создания на поверхности электрического поля, разрушавшего эту поверхность и делавшего движение электрического тока невозможным.

68. Название транзистор (transistor) образовано из слов «transfer resistor», то есть передающий резистор. Вскоре после изобретения транзистора Бреттен попросил одного из своих сотрудников, Джона Пирса, зайти к нему в кабинет. Ему был задан вопрос о возможном названии нового устройства. Пирс вспоминал: «В тот момент или немного позже я подумал, что электровакуумные лампы обладают транспроводимостью, а транзисторы будут обладать транссопротивлением… Существовали резисторы, и индукторы, и другие твердые составляющие, конденсаторы и сердечники, по-видимому, присутствовали во всех типах электронных приборов. От транссопротивления я пришел к транзистору». См.: Shurkin, Broken Genius [ebook], location 1889/5785.

69. Транзисторы изготавливаются посредством соединения трех полупроводниковых слоев, либо npn, либо pnp (см. примечание 60). Нижний слой служит источником заряженных носителей, верхний действует как выпускное устройство заряженных носителей, а средний – как канал, через который иногда могут двигаться заряженные носители. Когда источник и выход подсоединены к батарее, ток не может течь через полупроводниковые слои. Например, в pnp-транзисторе электроны будут двигаться только от отрицательного полюса батареи в полупроводник p-типа; положительный полюс батареи и другой полупроводник p-типа, которые замыкают цепь, являются положительно заряженными, и поэтому заряды будут отталкиваться, а значит, не потечет никакого тока. Однако если вы инжектируете какое-то количество электронов в средний слой вашего полупроводникового «сэндвича» через «ворота», электроны начнут движение в полупроводник p-типа, и появится слабый ток. Этот слабый ток действует как вентиль, который позволяет более сильному току течь через канал, усиливая исходный сигнал. Получается, что транзистор работает и как вентиль, и как усилитель.

70. Fortune, March 1953, p. 129, в Joel Shurkin, Broken Genius. London: Macmillan, 2006, p. 120.

71. В то время германий требуемой чистоты был доступнее кремния. Первый кремниевый транзистор создан не раньше 1954 г. и быстро доказал свою эффективность. Кремниевые транзисторы работают при высоких температурах, что крайне важно для военной техники, в которой применялись первые полупроводниковые устройства.

72. Fortune, March 1953, p. 128.

73. Шокли писал: «Я испытал разочарование от того, что усилия, которые я начал предпринимать восемь лет тому назад, не привели к значительному результату». Раздраженный Шокли приступил к разработке нового, более совершенного транзистора. Он сумел создать его несколько месяцев спустя. «Плоскостной транзистор» – предшественник практически всех транзисторов, используемых в наши дни. См.: Shurkin, Broken Genius, p. 107–108.

74. Lecuyer Christophe. Making Silicon Valley: Innovation and Growth of High Tech, 1930–1970. Cambridge, MA: MIT Press, 2006, p. 133.

75. На заводах по производству полупроводниковой техники сотни женщин в рабочих халатах вручную припаивали провода для подсоединения транзисторов.

76. Fairchild столкнулась с проблемой, связанной с хрупкостью транзисторов: достаточно надавить заточенным карандашом, чтобы транзистор перестал работать. Джин Хорни решил эту проблему, когда обнаружил: оксидный слой, обычно смываемый с полупроводника, способен защитить его поверхность от внешних воздействий. Он продемонстрировал свое открытие коллегам, просто плюнув на поверхность полупроводника.

77. Leslie Berlin, The Man Behind the Microchip. Oxford: Oxford University Press, 2005, p. 108.

78. Сначала никто не знал, как это сделать, и многие не предполагали, что за этой идеей будущее: она требовала таких кардинальных изменений в производственном процессе, что первые интегральные схемы оказались бы очень дорогими. Только военные были готовы платить больше за незначительное снижение веса и повышение надежности. Однако Нойс видел: идея способна произвести революцию в компьютерной индустрии, и продолжал поддерживать усилия по созданию интегрального чипа в Fairchild. Постепенно перспектива стала понятна многим. Нойс рассматривал свое изобретение скорее как прорыв в решении проблемы, чем как новую научную дисциплину. Всякий раз на вопрос о том, когда он получит Нобелевскую премию, он саркастически отвечал: «Они не дают Нобелевскую премию за инженерную деятельность или реальную работу». Надеюсь, эта ситуация скоро изменится после недавнего учреждения комитета по вручению Премии королевы Елизаветы за инженерные разработки, председателем которого я являюсь. Нойс так никогда и не получил Нобелевской премии, но, несомненно, был бы достоин разделить ее с Джеком Килби, если бы дожил до 2000 г. www.qeprize.org. Berlin, The Man Behind the Microchip, p. 110.

Сегодня интегральные чипы изготавливаются методом фотолитографии. Тонкая кремниевая подложка покрывается слоем диэлектрика – двуокиси кремния, поверх которого наносится слой защитного фоточувствительного материала. Когда ультрафиолетовое излучение направляется на этот материал, защитный слой разрушается и может быть удален. Специальная маска используется, чтобы ультрафиолет попадал только на те части чипа, где должны быть напечатаны элементы схемы. После того как защитный слой смывается, специальные химикаты используются для удаления двуокиси кремния в тех же областях, в результате чего обнажается расположенная в самом низу кремниевая подложка. Электрические свойства кремния могут теперь изменяться в качестве первого шага на пути к изготовлению транзистора. Например, к кремнию могут быть добавлены атомы других элементов для создания одного слоя pnp– или npn-перехода (см. примечание 60). Этот процесс повторяется для одновременного создания всех компонентов схемы. Когда все компоненты чипа готовы, тонкий слой металла наносится сверху. Затем он удаляется так, чтобы все компоненты оказались соединены между собой требуемым образом. Это делается с использованием другого фоточувствительного слоя и другой маски, которая на этот раз имеет вид соединительных «проводов». Сложные схемы требуют нескольких слоев компонентов и металлических «проводов».