Historia tranzystora i komputera tranzystorowego
Zarania tranzystorów
Tranzystory to urządzenia półprzewodników, które mają dwie główne funkcje w obwodzie elektronicznym - wzmacniacz i przełącznik. Przed erą tranzystorów rurki próżniowe były głównie używane jako wzmacniacz lub przełącznik na pierwszą połowę XX wieku. Jednak wysokie zapotrzebowanie na napięcie robocze, wysokie zużycie energii i wysoka produkcja ciepła spowodowały, że rurki próżniowe stały się nieefektywne i niewiarygodne z czasem. Nie wspominając, że rurki te są nieporęczne i kruche, ponieważ obudowa jest wykonana z szkła. Aby rozwiązać ten dylemat, różni producenci przeprowadzili lata badań w celu uzyskania odpowiedniego wymiany.
W końcu, w grudniu 1947 r., Trzech fizyków z Bell Laboratories z powodzeniem wynalazło pierwszy pracujący tranzystor. John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley spędzili lata badań, aby w końcu opracować pracujący tranzystor punktowy. Shockley dodatkowo poprawił urządzenie do dwubiegunowego tranzystora połączenia w 1948 r., Który był typem tranzystora, który był szeroko stosowany w latach 50. Takie było znaczenie ich wynalazku, że Bardeen, Brattain i Shockley otrzymali słynną nagrodę Nobla w 1956 roku.
Ewolucja tranzystorów
Podobnie jak każde inne urządzenie, tranzystory również przeszły kilka innowacji. Pod koniec lat 50. german odegrał kluczową rolę w rozwoju tranzystorów. Tranzystory oparte na germieniach mają jednak poważne wady, z obecnym wyciekiem i nietolerancją temperatur większych niż 75 ° C. Dodatkowo german jest rzadki i drogi. To skłoniło naukowców z Bell Labs do poszukiwania lepszej alternatywy.
Gordon turkusowa nazwa w ewolucji tranzystorów. Amerykański inżynier w Bell Labs, Teal opracował metodę wytwarzania czystych kryształów germanów do zastosowania dla tranzystorów opartych na germanach. Podobnie turkusowy eksperymentował z krzemionem jako możliwym zastąpieniem germanu. W 1953 roku wrócił do Teksasu po tym, jak zaoferowano mu stanowisko dyrektora badań w Texas Instruments (TI).[1] Wnosząc swoje doświadczenie i wiedzę na temat kryształów półprzewodników, kontynuował pracę nad oczyszczonym krzemem jako zastępcą germanu. W kwietniu 1954 r. Teal i jego zespół w TI opracowali pierwszy tranzystor krzemowy, który został ogłoszony światem w maju tego roku. Ze względu na swoje najwyższe cechy, krzemion stopniowo zastępował germanu jako półprzewodnik używany dla tranzystorów.
Wraz z wprowadzeniem tranzystorów krzemu, naukowcy z Bell Labs osiągnęli kolejny przełom poprzez opracowanie tranzystora, który mógłby przewyższyć wydajność tranzystora dwubiegunowego. W 1959 r. Mohamed Atalla i Dawon Kahng wynalili tranzystor pola-tlenku-tlenku-semiconductor (MOSFET) o niższym zużyciu mocy i większej gęstości niż transystor dwubiegunowy. Te cenne cechy bardzo spopularyzowały tranzystor MOSFET, który od tego czasu stał się najczęściej produkowanym urządzeniem w historii.[2]
Transformacja technologii komputerowej
Wynalazek tranzystorów był również rewolucyjny w miniaturyzacji komputerów. Podobnie jak wcześniejsze urządzenia elektroniczne, pierwsza generacja komputerów wykorzystywała rurki próżniowe jako przełączniki i wzmacniacze. Po nadejściu tranzystorów producenci przyjęli również małe urządzenie do budowy mniejszych, bardziej wydajnych komputerów. W następnych latach rurki próżniowe zostały całkowicie zastąpione tranzystorami, co daje drugą generację komputerów tranzystorowych.
Uważano, że pierwszy komputer korzystał z tranzystorów był University of Manchester Komputer tranzystorowy. Komputer tranzystorowy został zbudowany jako prototyp, składający się z 92-punktowych tranzystorów kontaktowych i 550 diod, i stał się w pełni działający w 1953 roku. W 1955 r. Wprowadzono pełnowymiarową wersję tego komputera, z 200-punktowymi tranzystorami kontaktowymi i 1300 diodami. Chociaż większość obwodu używanych tranzystorów, urządzenie to nie było uważane za całkowicie tranzystoryzowany komputer, ponieważ rurki próżniowe były nadal używane w generatorze zegara.[3]
W połowie lat pięćdziesiątych podobne maszyny zaczęły wyrastać. Projekt University of Manchester został później przyjęty przez Metropolitan-Vickers, którzy wyprodukowali siedem maszyn za pomocą bipolarnych tranzystorów skrzyżowania w 1956 roku. Jednak urządzenie zwane Metrovick 950, nie był dostępny w handlu i był używany tylko w firmie. Podobnie Bell Labs wymyślił Tradic urządzenie w 1954 r,[4] Ale podobnie jak komputer tranzystorowy, tradycyjne zużyte rurki próżniowe ze względu na moc zegara.
Zbudowany dla amerykańskich sił powietrznych w 1955 r. MIT również się rozwinął TX-0, ich własny komputer tranzystorowy w 1956 roku. Komputery tranzystorowe również zaczęły pojawiać się w innych częściach świata. Pierwszym urządzeniem, które pojawiło się w Azji, była Japonia ETL Mark III, Wydany w 1956 roku. Drte, wydany w 1957 roku i austriacki Mailüfterl, Wydane w 1958 roku, były odpowiednio pierwsze komputery tranzystorowe w Kanadzie i Europie. W 1959 roku Włochy wydali również swój pierwszy komputer tranzystorowy, Olivetti Elea 9003, który został później udostępniony na rynku prywatnym.[5]
Chociaż komputery tranzystorowe pojawiły się na całym świecie w latach 50. XX wieku, nie zostały udostępnione w handlu dopiero w 1959 r., Kiedy General Electric wypuścił General Electric 210. W związku z tym inni producenci wprowadzili również własne flagowe modele komputerowe tranzystorowe. IBM 7070 i RCA 501 były niektóre z pierwszych modeli, między innymi.[6] Komputery na dużą skalę również podążały za tym trendem. Philco Transac modele S-1000 I S-2000 były jednymi z pierwszych dostępnych na rynku komputerów tranzystoryzowanych na dużą skalę.
Ewolucja projektów tranzystorowych spowodowała poważne zmiany w projektowaniu komputera. Produkcja tranzystoryzowanych komputerów wzrosła z czasem, ponieważ technologia stała się dostępna komercyjnie. Ostatecznie obwody zintegrowane zostały przyjęte w latach 60. XX wieku, ustępując miejsca trzeciej generacji komputerów.
Małe rozmiar, duże zmiany
Tranzystory są najważniejsze od ich wynalazku ponad 70 lat temu. Ta technologia napędzała wynalazek i rozwój wielu innych urządzeń elektronicznych. Skromny rozmiar tranzystora nie pokrywa wielkości jego wkładu w technologię. Tranzystor niezaprzeczalnie zmienił oblicze obwodów elektronicznych i przyniósł znaczące zmiany na świecie, szczególnie w technologii komputerowej.