Первое усиление транзистора скрывалось в прорези от лезвия бритвы
Сегодня, говоря о транзисторах, мы легко представляем себе множество крошечных компонентов на микросхеме. Но устройство, которое действительно заработало в 1947 году, больше походило на экспериментальную конструкцию, собранную на скорую руку: кусок германия, пластиковый клин, кусочек золотой фольги и пружина.
В то время электронная аппаратура зависела от вакуумных ламп. Они могли усиливать сигнал, но были громоздкими, потребляли много энергии и нуждались в предварительном прогреве. В официальных материалах Нобелевской премии отмечается, что при демонстрации усиления звука раннему транзистору не требовалось, как вакуумной лампе, ждать, пока он нагреется.
В Bell Labs хотели найти другой способ заставить полупроводник выполнять эту работу. Бардин и Браттейн провели множество экспериментов с контактами на поверхности германия. Главное было расположить два контакта достаточно близко друг к другу.
Браттейн прикрепил золотую фольгу к пластиковому клину, а затем лезвием бритвы сделал надрез в фольге на самом острие клина. Так один и тот же кусок металла разделился на два электрически изолированных контакта, находившихся на очень малом расстоянии друг от друга. Описание Музея истории компьютеров наглядно: зазор был толщиной примерно с лист бумаги. 16 декабря 1947 года устройство прижали пружиной к поверхности германия, и оно усилило сигнал примерно в сто раз, охватывая диапазон звуковых частот.
Почему этот надрез был так важен? Потому что он позволял вручную регулировать расстояние между двумя контактами — превращал его в условие эксперимента. Не требовались ни более громоздкие машины, ни более горячая нить накала: всё происходило на крошечном участке поверхности материала, где взаимодействовали вход, выход и управление. Так на лабораторном столе появился трёхвыводной прибор.
Вот почему он называется точечным транзистором. Это не абстрактный чёрный ящик, а конструкция, в которой металлические контакты действительно соприкасаются с поверхностью германия. Чтобы устройство работало именно так, как нужно, контакты должны были находиться совсем близко друг к другу. Сегодня оно кажется примитивным, но тогда именно такая конструкция позволила исследователям увидеть новые физические эффекты.
23 декабря они продемонстрировали устройство руководству Bell Labs. В июне 1948 года Bell Labs представила транзистор широкой публике. В 1956 году Бардин, Браттейн и Шокли совместно получили Нобелевскую премию по физике за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта. Однако первый точечный прибор был главным образом результатом экспериментов Бардина и Браттейна; созданный позднее Шокли транзистор с p–n-переходом открыл другой путь к производству и повышению надёжности.
Транзистор — это не то же самое, что интегральная схема. Последняя появилась позднее, и нельзя вместить всю электронную эпоху в один эксперимент на лабораторном столе 1947 года. Сам точечный транзистор было трудно производить, поэтому со временем его сменили конструкции, лучше подходившие для массового производства.
Прорыв 1947 года состоял в том, что с помощью неуклюжего, но точного устройства удалось доказать: твёрдый материал действительно может усиливать электрический сигнал.
Оглядываясь назад, понимаешь, как трогателен тот надрез от бритвы. Момент, изменивший мир, не обязательно сразу предстает в виде готового изделия. Иногда это всего лишь два почти соприкасающихся контакта на лабораторном столе и звук, который наконец удалось усилить.