Изобретение транзистора в ХХ веке можно считать одним из самых значительных достижений человечества, повлекшее новый этап развития в радиоэлектронике и электронных компонентах для промышленности. Транзисторы пришли на смену электронным лампам, долгое время являвшимися единственным активным элементом в радиоэлектронике. При этом лампы отличались высокой потребляемой мощностью, малой надежностью и большими габаритами. Всех этих недостатков лишен транзистор.



Первые шаги к полупроводникам

Как известно, среди электротехнических материалов выделяют проводники и диэлектрики. Проводники обладают свободными носителями заряда – электронами. Основное назначение проводников – передача электрической энергии посредствам протекания по ним электрического тока. У диэлектриков отсутствуют свободные носители, поэтому протекание тока по ним невозможно.

Впервые понятие полупроводниковый элемент возникло еще в XIX веке. Немецкий ученый Карл Фердинанд Браун в 1874 создал первый полупроводниковый диод (кристаллический детектор) на основе свинца и пирита. Позднее в 1907 году Беддекер обнаружил, что проводимость йодистой меди увеличивается в 24 раза при добавлении примеси йода (йод проводником не является). Уже с 1920 года начались активные научные исследования в области полупроводниковых материалов. Немалая доля в развитии этого направления принадлежит советскому физику О.В. Лосеву – изобретателю светодиода и кристадина (генератора колебаний и диодного усилителя).

Изобретение транзистора приписывается североамериканским физикам У. Шокли, Д. Бардину и У. Брайтену. В 1947 году они собрали первый работоспособный транзистор, представлявший собой маленький металлический цилиндр длиной 13 мм. Позднее в 1956 году за свое изобретение все трое получили Нобелевскую премию по физике. Основное свое применение транзисторы, как и электронные лампы, нашли в различных усилителях.



Основным компонентом для производства транзисторов являлся германий. Такие транзисторы обладали малым напряжением отпирания (0,1…0,3В), однако многие характеристики были нестабильны (максимальная рабочая температура 60 градусов, нестабильные частотные характеристики). На замену германию в производстве транзисторов пришел более распространенный кремний.



Микропроцессоры и полупроводники

Не секрет, что микропроцессор представляет собой большое количество транзисторов в одном корпусе. На современном этапе развития увеличение производительности микропроцессоров за счет увеличения количества транзисторов в одном корпусе для кремниевых структур уже приблизилось к своему пределу. Поэтому производители ввиду достижения предельной тактовой частоты применяют многоядерные микропроцессоры.

Еще в 2011 году мировой лидер в производстве микропроцессоров фирма Intel разработала 32 нм техпроцесс, однако это не привело к ощутимому приросту тактовой частоты.

Поэтому ученые всего мира рассматривают различные варианты замены кремния в производстве транзисторов. Одним из таких материалов является графен, открытый в 2004 году. Транзистор на основе графена может работать в трех различных режимах. Применение графена позволит втрое уменьшить количество транзисторов в одном корпусе, а тактовая частота такого микропроцессора может достигать 1000 ГГц.







Всего комментариев: 0



Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]


Новости сайта ukrelektrik.com


Последние статьи ukrelektrik.com


Последние ответы на форуме ukrelektrik.com

Солнечные батареи для чайников

Альтернативные источники электроэнергии
rav_ravivc Скиталец / 54

Электрическое отопление

Электроотопление
A_l_ik Multiki / 45

Влагозащищенные розетки

Электрозащитные средства
marketing4796 costyadziu2017 / 10