Транзисторная революция Первый шаг к созданию компьютера

Транзисторная революция Первый шаг к созданию компьютера…

1 я транзисторная революция 1821 г. – открыто явление термоэлектричества в паре медь-висмут с участием теллура. 1833 г. – М. Фарадей обнаружил что сульфид серебра уменьшает свое электрическое сопротивление при нагревании 1870 гг. – обнаружена односторонняя проводимость у некоторых сульфидов металлов; изготовление первого фотоэлемента с запорным слоем; открытие гальваномагнитного эффекта.

Фотофон Изобретён Беллом и его помощницей Сарой Орр (Sarah Orr) 19 февраля 1880 года. Действие прибора основано на свойстве селена изменять электропроводимость под действием световых лучей, отражаемых от зеркала, вибрирующего под влиянием звука.

Кристадин Олег Владимирович Лосев обессмертил свое имя двумя открытиями: он первый в мире показал, что полупроводниковый кристалл может усиливать и генерировать высокочастотные радиосигналы; он открыл электролюминесценцию полупроводников, т. е. испускание ими света при протекании электрического тока. В 1922 году Лосев открыл возможность усиления и генерации колебаний при помощи детекторного кристалла. Это было первое радиолюбительское изобретение.

Обычно кристаллический детектор применялся для детектирования. Лосев же, работая с кристаллом цинкита, опирающимся на угольную нить, получил от этой детекторной пары высокочастотные электрические колебания. Используя это явление, он сконструировал «кристадин» — оригинальный тип маломощного приемника с питанием от нескольких гальванических элементов, которые почти не расходуются

Алан Вильсон предлагает зонную теорию, по которой энергетические состояния электронов в твердом теле создавали непрерывные зоны. Вальтером Шоттки экспериментально установил два типа полупроводников - избыточных и дефектных. В 1930 -е гг. удалось разгадать три из четырех загадок "плохих" проводников. Осталось объяснить физическую природу явлений в контакте металлпроводник. 1935 г. Рассел Оль выделяет образец, содержащий р-n переход В конце 30 -х гг. советский физик А. С. Давыдов, английский физик Невилл Ф. Мотт и немецкий физик Вальтер Шоттки независимо друг от друга показали, что в полупроводниковых материалах вблизи границы электронного и дырочного типа проводимостей имеет место обеднение носителями заряда.

Систематическое и широкое изучение свойств полупроводников в нашей стране началось в 30 х годах. Основной вклад внесли Абрам Федорович Иоффе и профессор В. Е. Лошкарева. Были разработаны методы получения достаточно чистых полупроводниковых материалов, способы определения их основных характеристик. В 1940 х гг. технология позволяла получать чистые монокристаллы р и n типов и переходы между ними. В конце 40 х гг. появились и первые ламповые электронно вычислительные машины

Первый Транзистор Джон Бардин и Уолтер Бреттейн –первооткрыватели и создатели транзисторов. Сотрудники фирмы "Белл" назвали этот прибор transistor. Слово это синтезировано из двух слов: transconductance - крутизна вольт-амперной характеристики (известный параметр для электронной лампы) и transresistance - переходное сопротивление, характеризующее полупроводник. 1 июля 1948 г. на странице газеты "Нью-Йорк тайме" было помещено скромное сообщение о разработке фирмой "Белл телефон лабораториз" электронного твердотельного прибора, способного заменить электронную лампу.

Первый Транзистор Используют кремний Разработаны в 1948 Переключатель 9

Развитие транзисторов В 1950 г. Дж. Бардин и У. Браттейн получили патент на точечно контактный транзистор. В 1951 г. В. Шокли – получил патент на плоскостной транзистор. Фирма "Белл" в этом же году выпустила плоскостной транзистор Шокли. В 1953 году был изготовлен первый в Союзе опытный образец плоскостного (сплавного) германиевого транзистора. В 1954 г. изобретена зонная очистка. Это позволило очищать от примесей полупроводники, а также равномерно распределять в кристалле нужные примеси.

Переход на новый уровень… в 1955 65 гг – машины характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Транзистор БЭСМ-6.

К началу 1960 х гг большинство разработок велось на германиевых транзисторах. Однако, в то же время отрабатывалась схемотехника транзисторных устройств, решались вопросы схемотехнической компенсации температурного дрейфа характеристик, выявлялись недопустимые режимы пользования, делались первые шаги по макетированию конкретной электронной аппаратуры. Начинается «развертывание» отечественной полупроводниковой промышленности.

В 1956— 1963 годах начинаются исследовательские работы в области кремниевых сплавных, диффузионных и планарных транзисторов. Их результатом стало создание маломощных приборов на частоту порядка 300 МГц и транзисторов с выходной мощностью 20 Вт на частоте около 10 МГц Разрабатываются первые в стране электронные наручные часы, сначала камертонные на одном микроминиатюрном транзисторе (ГТ 109), а затем на интегральных схемах с ЖК и СИД индикаторами. В 1966 году за создание технологии и оборудования, обеспечивших серийный выпуск полупроводниковых приборов, коллектив специалистов отрасли был удостоен Ленинской премии.

Микроэлектроника. Изобретение транзистора привело к настоящей революции в области радиоэлектроники. На основе транзисторной технологии появилось новое направление в науке и технике микроэлектроника. Что позволило человеку построить первые полупроводниковые ЭВМ. Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики.

Применение полупроводников. Широкое применение полупроводников началось сравнительно недавно, а сейчас они получили очень широкое применение. Они преобразуют световую и тепловую энергию в электрическую и, наоборот, с помощью электричества создают тепло и холод. Полупроводниковые приборы можно встретить в обычном радиоприемнике и в квантовом генераторе лазере, в крошечной атомной батарее и в микропроцессорах. Инженеры не могут обходиться без полупроводниковых выпрямителей, переключателей и усилителей. Замена ламповой аппаратуры полупроводниковой позволила в десятки раз уменьшить габариты и массу электронных устройств, снизить потребляемую ими мощность и резко увеличить надежность.

2 я транзисторная революция Связана с развитием интегральных микросхем (ИМС). Аппаратура этой эры – это приборы четвертого поколения –микроэлектронная аппаратура (МЭА). 1958 год – ученый Джеймс Килби, пришедший работать на фирму Texas Instruments в год приобретения ею у AT&T лицензии на транзистор (1952), запатентовал первую интегральную схему.

Первый прототип микросхемы, изготовленный Килби вручную, выглядел весьма непрезентабельно. Он состоял из германиевой пластинки и встроенных в нее деталей электронной цепи, преобразующей постоянный ток в переменный. Для соединения блоков использовались навесные металлические провода. Однако после ряда усовершенствований интегральная микросхема была готова к серийному производству.

Интегральные микросхемы Первые разработки интегральных микросхем относятся к 1958 1960 гг. В 1961 гг. ряд американских фирм начали выпускать простейшие полупроводнико вые микросхемы. В то же время были разработаны пленочные интегральные микросхемы. Однако некоторые неудачи с разработками стабильных по электри ческим характеристикам пленочных активных элементов привели к преимущест венной разработке гибридных интегральных микросхем. Отечественные интег ральные микросхемы появились в 1960 1961 гг.

Интегральная микросхема (ИМС) — это изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, которые могут рассматриваться как единое целое, выполнены в едином технологическом процессе и заключены в герметизированный корпус.

Этапы развития ИС Интеграция от 10 до 100 элементов / кристалл и минималь ным размером элементов порядка 100 мкм. • Первая половина 60 х гг. Характеризуется степенью интеграции от 100 до 1000 элементов / кристалл и минимальным размером элементов от 100 до 3 мкм. • вторая половина 60 х годов и первая половина 70 х годов Характеризуется степенью интеграции более 1000 элементов / кристалл и минимальным размером элементов до 1 мкм • вторая половина 70 х Степень интеграции более 10000 элементов / кристалл и размерами элементов до 0, 1 мкм. Характеризуется широким использованием микро процессоров и микро ЭВМ, разработанных на базе больших и сверхбольших интегральных микросхем.

1966 -1970 ИС малой интеграции. Разработано около 700 типономиналов, создана техническая, технологическая база, проведены работы по схемотехническим задачам

1971 -1975 ИС малой, средней и большой интеграции. Разработано 2676 типономиналов, создана научно технологическая база по разработке, проектированию, налажено массовое производство БИС и аппаратуры на их основе (часы, калькуляторы и т. д. ) Исследованы пути создания изделий функциональной микроэлектроники на новых принципах.

1976 – 1980 ИС, БИС и МЭА. Намечается разработка более 3000 т/н, завершение создания научно технической базы для производства БИС и МЭА, способной решать комплекс схемотехнических и технологических задач в интересах комплексной миниатюризации новой техники, надежности и качества. Создание АСУ, АСУТП на базе широкой автоматизации и ЭВМ. Разработка и производство приборов и изделий функциональной микроэлектроники

Intel В 1971 г. американской фирмой Intel была создана единая интегральная схема для выполнения арифметических и логических операций – микропроцессор. Это изобретение повлекло за собой грандиозный прорыв микроэлектроники в сферу вычислительной техники.