Nav paredzēts P-N

Kad Rasels Ols 1927. gadā sāka strādāt uzņēmumā Bell Laboratories, vakuuma caurules tika uzskatītas par elektronikas nākotni. Tomēr viņa nejaušais atklājums radīja gan tranzistoru, gan saules bateriju un palīdzēja izraisīt silīcija revolūciju.

1930. gadu beigās Ohls bija radio pētnieks, kurš mēģināja izveidot uztvērēju, kas būtu efektīvāks par vakuumlampām. Caurules viegli uztver zemfrekvences radio signālus, taču tām bija problēmas ar augstākām frekvencēm, piemēram, tām, kuras tika pārbaudītas radarā — tehnoloģijā, kas kļuva arvien nozīmīgāka, kad ārzemēs sākās karš. Ohls domāja, ka alternatīva varētu būt kristāla uztvērējs, novecojusi radio ierīce no 20. gadsimta 20. gadiem. Viņš pilnībā veltīja sevi pētniecībai: kad viņa darba nedēļa tika saīsināta depresijas laikā, Ohl izmantoja savu papildu laiku, lai pētītu kristāla struktūru.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2003. gada februāra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Kristāla uztvērēji bija sarežģītas, slikti saprotamas ierīces. Lai iegūtu signālu, operators kristāla virsmā ar metāla pavedienu meklēja karsto punktu, kas izraisīja strāvas plūsmu tikai vienā virzienā. Pēc visaptverošiem eksperimentiem Ohls secināja, ka labākie uztvērēji ir elementi, kas tagad pazīstami kā pusvadītāji. Viņš izvirzīja teoriju, ka tīrāki materiāli padarīs labākus uztvērējus, un viņa testiem sagatavoja īpašus paraugus.

1940. gada sākumā Ohls pārbaudīja silīcija paraugu, kura vidū bija plaisa. Tajā kristālā bija kaut kas dīvains: kad tas tika pakļauts gaismai, strāva, kas plūst starp abām plaisas pusēm, ievērojami uzlēca. Samulsis Ohls parādīja dīvaino paraugu saviem Bela kolēģiem, kuri bija tikpat pārsteigti. Neviens nekad nebija redzējis tādu fotoelementu reakciju.

Pētnieki atklāja, ka plaisa bija robežlīnija starp diviem silīcija piemaisījumiem. Viena veida silīcijā bija elektronu pārpalikums, bet otram - deficīts. Viņi tos nosauca par p-tipu pozitīvajam un n-tipam negatīvajam, un barjera starp abiem tika nodēvēta par p-n krustojumu. Pamazām grupa saprata, ka fotoni nodrošina n-veida materiāla liekajiem elektroniem pietiekami daudz enerģijas, lai šķērsotu krustojumu un radītu strāvu.

Lai gan Ohla oriģinālie kristāli neradīja gandrīz pietiekami daudz jaudas komerciālai lietošanai, viņa pētījumi par p- un n-veida silīciju noveda pie tā, ka Bell Labs 1954. gadā izveidoja pirmo moderno saules bateriju. Arī pirmie tranzistori bija balstīti uz pn savienojumu. . Kad Ohls 1940. gadā turēja savu neparasto kristālu pret gaismu, viņš negribot sāka pāreju no vakuumlampām uz integrālajām shēmām.

paslēpties