Валерий Родиков - Приключения радиолуча

Смесителем же может быть любой нелинейный элемент: и диод, и электронная лампа, и транзистор. Мы уже знаем, что нелинейность обогащает частотный спектр сигналов, которые подаются на нелинейный элемент. Надо только среди рожденных нелинейностью новых частот отфильтровать интересующую нас разностную частоту.

«Суперы» не сразу покорили мир. Мешал французский патент, отчасти монополизировавший их промышленное производство. Правда, для радиолюбителей он не служил помехой, а в профессиональной сфере с ним вынуждены были считаться. Сложны были «суперы» и в настройке — приходилось крутить сразу две ручки: настройки входных контуров и гетеродина. Лишь потом их совместили.

В начале 30-х годов срок действия патента истек и началось победное шествие супергетеродинов, которое продолжается и в наши дни…

1 июля 1948 года, на следующий день после того, как фирма «Белл телефон лабораториз» объявила об изобретении нового прибора — транзистора, только газета «Нью-Йорк тайме» откликнулась на это событие. На предпоследней странице в колонке «Новости радио» самой последней стояла следующая короткая заметка:

«Вчера фирма «Белл телефон лабораториз»… впервые продемонстрировала изобретенный ею прибор под названием «транзистор», который в некоторых случаях можно использовать в области радиотехники вместо электронных ламп.

Прибор был продемонстрирован в схеме радиоприемника, не содержавшей обычных ламп. Было также показано его применение в телефонной системе и в телевизионном устройстве, управляемом с помощью приемника, расположенного на нижнем этаже. В каждом из этих случаев транзистор использовался в качестве усилителя, хотя фирма заявляет, что он может использоваться и в качестве генератора, способного создавать и передавать радиоволны.

Транзистор, имеющий форму маленького металлического цилиндра длиной около 13 миллиметров, не содержит полости (из которой откачан воздух), сетки, анода или стеклянного корпуса, предохраняющего от попадания в прибор воздуха. Он начинает работу мгновенно, без задержки на разогрев, так как в отличие от радиолампы в нем нет накала.

Рабочие элементы прибора состоят всего лишь из двух тонких проволочек, подходящих к кусочку твердого полупроводникового материала величиной с булавочную головку, приплавленному к металлическому основанию. Вещество, помещенное на металлическое основание, усиливает ток, подводимый к нему по одной проволочке, а другая проволочка отводит усиленный ток».

Первый транзистор по внешнему виду напоминал радиолампу. Видимо, сказалась приверженность человеческого глаза к привычным формам. Не потому ли и первые автомобили были похожи на кареты и дилижансы?

Авторами изобретения были американские ученые Д. Бардин и У. Браттейн, получившие патент. Они работали под руководством Шокли, и его теоретические разработки сыграли не последнюю роль в открытии. Поэтому всем троим в 1956 году присуждена Нобелевская премия по физике за исследование полупроводников и открытие транзисторного эффекта. Кстати, Бардин в 1972 году получил и вторую Нобелевскую премию за работы в области сверхпроводимости, он также был удостоен высшей награды АН СССР — золотой медали имени М. В. Ломоносова за 1987 год.

Фирма только спустя семь месяцев объявила об открытии своих сотрудников. Во-первых, потому что сами изобретатели еще полностью не уяснили, что же такое транзисторный эффект. Во-вторых, надо было показать изобретение военным и решить с ними — следует ли его секретить. Затем подать заявку на патент и написать научную статью и еще оставалось сделать не менее главное — дать название новому прибору.

Бардин и Браттейн хотели подобрать термин, сходный с «варистором», «термистором» (полупроводниковые приборы, сопротивление которых меняется в зависимости, соответственно, от напряжения и температуры), но не могли найти подходящего слова. Изобретателям помог известный специалист по радиоэлектронике и ее популяризатор Дж. Пирс. Он считал, что в названии должен найти отражение основной, как это казалось в то время, параметр прибора — его переходное сопротивление. По-английски оно звучит как «транзистенс». Поэтому Пирс и подсказал назвать новый прибор транзистором.

Если «транзистор» — термин, изобретенный в середине XX века, то слово «полупроводник» было в ходу уже в XIX веке. В учебнике 1826 года «Начальные основания опытной физики», написанном Иваном Двигубским, есть такие слова: «Английский физик Кавендиш опытами доказал, что вода проводит электричество в 400 миллионов раз хуже металла; невзирая на сие, она еще не совсем худой проводник электричества. Тела, кои в рассуждении способности проводить электричество, занимающие как бы среднее место между проводниками и непроводниками, обыкновенно называются полупроводниками».

А теперь откроем последний Советский энциклопедический словарь и прочитаем значение слова «полупроводники»: «Вещества, электропроводность которых при комнатной температуре имеет промежуточное значение между электропроводностью металлов… и диэлектриков…» Как мы видим, несмотря на более чем 150-летнюю временную дистанцию, формулировки весьма схожи.

В 1821 году немецкий физик Томас Зеебек под впечатлением опытов Эрстеда провел следующий эксперимент. Он припаивал друг к другу два разнородных металла и соединял их медным проводником, а внутри петли, образованной проводником, помещал магнитную стрелку. При нагреве места спая магнитная стрелка отклонялась. Значит, нагретый спай служил источником электрического тока. Когда одним из элементов спая были теллур, сульфид свинца и некоторые другие материалы, стрелка реагировала более энергично. Через сто лет такие вещества станут называться полупроводниками. Пожалуй, это был первый сигнал о наличии у полупроводников необычайных свойств.

«Термоэлектрический эффект» — так окрестили впоследствии данное явление. На его основе в 1940 году в Ленинградском физико-техническом институте пол руководством Ю. П. Маслаковца была собрана и испытана первая экспериментальная полупроводниковая термобатарея. Материалом у нее (как и в опыте Зеебека) служил сульфид свинца.

В 1833 году Майкл Фарадей столкнулся с необычной ситуацией: он заметил, что электропроводность сульфида серебра растет с повышением температуры (у металлов все происходит наоборот). «…Если поискать, то можно будет найти немало таких веществ», — прозорливо заметил Фарадей. И действительно, впоследствии он обнаружил еще ряд образцов с необычной зависимостью сопротивления от температуры — одной из характерных особенностей полупроводников.