เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ บนเส้นทางของทรานซิสเตอร์

เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ เป็นเวลาหนึ่งในสี่ของศตวรรษ Lillian Hoddeson นักฟิสิกส์ได้รวบรวมเนื้อหาพื้นหลังเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์โซลิดสเตตทั้งแบบพื้นฐานและแบบประยุกต์ ดำเนินการสัมภาษณ์ทางเทปกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีความคิดสร้างสรรค์มากที่สุดหลายคน และศึกษาวรรณกรรมที่มีอยู่ รวมถึงไฟล์เก็บถาวร ผลพลอยได้จากความพยายามครั้งนี้คือหนังสือOut of the Crystal Maze ที่มีผู้แต่งหลายคน (สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด, 1992) ซึ่งฮอดเดสันเป็นบรรณาธิการร่วมและเป็นผู้นำในการเร่งปฏิกิริยา

ในต้นทศวรรษนี้ และเนื่องด้วยความจริงที่ว่าปี 1997 จะเป็นวันครบรอบ 50 ปีของการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ เธอจึงร่วมกับ Michael Riordan นักฟิสิกส์อีกคนหนึ่งที่มีความสนใจในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์เทียบเท่ากัน เพื่อจัดทำเรื่องราวที่มีชีวิตชีวาของการประดิษฐ์นี้ โดยเน้นที่เหตุการณ์ก่อนหน้าและตามมาเป็นอย่างมาก ภูมิหลัง บุคลิกลักษณะและการกระทำของนักแสดงหลักได้รับการครอบคลุมอย่างเพียงพอ

Mervin Kelly ผู้เป็นหัวหน้าของ Bell 

Telephone Laboratories ในปี 1936 และยังคงเป็นผู้นำมานานกว่า 20 ปี กล่าวได้ชัดเจนว่าเป็นบิดาแห่งจิตวิญญาณของทรานซิสเตอร์ ในขณะที่หัวหน้าแผนกหลอดสุญญากาศของ Western Electric Company ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ AT&T เขาสังเกตเห็นในช่วงปลายทศวรรษ 1920 คุณสมบัติที่โดดเด่นและทนทานของวงจรเรียงกระแสแบบคอปเปอร์-ออกไซด์ราคาไม่แพง ซึ่งมักใช้ในขณะนั้นสำหรับการแปลงค่าที่ค่อนข้างต่ำ- ความถี่กระแสสลับเป็นกระแสตรง ในบรรดาคุณธรรมหลายประการ พวกมันไม่ต้องการไส้หลอดที่ให้ความร้อนเพื่อให้อิเลคตรอนการนำไฟฟ้า เขาตัดสินใจว่าบริษัทควรดูว่าสามารถพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ไตรโอดที่เปรียบเทียบได้หรือไม่

คนอื่นๆ อาจไตร่ตรองเรื่องนี้ในทำนองเดียวกัน แต่ในที่สุดเคลลี่ก็จะรวบรวมทรัพยากรที่เหมาะสมเข้าด้วยกันเพื่อบรรลุความสำเร็จ เมื่อเขากลายเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการ เขาได้ดำเนินการเพื่อเพิ่มขนาดของกลุ่มที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยโซลิดสเตตซึ่งมีวอลเตอร์ แบรตเทนและเจอรัลด์ เพียร์สันอยู่แล้ว William Shockley เป็นหนึ่งในสมาชิกกลุ่มแรก

โชคไม่ดีที่ความฝันอันทะเยอทะยานของ Kelly จะต้องถูกระงับไว้จนถึงปี 1945 เนื่องจากแรงกดดันจากการวิจัยสงครามในทันที อย่างไรก็ตาม ในระหว่างนี้ ความสนใจอย่างมากได้ทุ่มเทให้กับความสมบูรณ์แบบสัมพัทธ์ของไดโอดซิลิคอนและเจอร์เมเนียมสำหรับใช้เป็น ‘เครื่องผสม’ ในเรดาร์ไมโครเวฟ ซึ่งการพัฒนาเริ่มขึ้นในอังกฤษและดำเนินการต่อไปในห้องปฏิบัติการหลายแห่งในสหรัฐอเมริกา รวมถึง Bell Laboratories เซมิคอนดักเตอร์ใหม่เอนกประสงค์และเข้าใจอย่างถี่ถ้วนมากขึ้นสองตัวพร้อมให้ใช้งานแล้วสำหรับการวิจัยเชิงสำรวจ

เมื่อสิ้นสุดสงคราม Kelly ได้แต่งตั้ง Shockley

 เป็นหัวหน้าทีมที่พยายามพัฒนาไตรโอด โชคดีที่ Shockley ประสบความสำเร็จในเวลานี้ในการเพิ่ม John Bardeen เข้ากลุ่ม Bardeen ลาออกจากตำแหน่งนักวิชาการด้านฟิสิกส์เพื่อการวิจัยทางทหารในช่วงต้นของสงครามและพบว่าโปรแกรมใหม่ในฟิสิกส์โซลิดสเตตมีความท้าทายเป็นพิเศษ เขามีของขวัญล้ำค่าสองอย่าง: เขามีความดื้อรั้นเหมือนบูลด็อกเมื่อโจมตีปัญหาที่ยาก และเขามี ‘ตาที่สาม’ ที่น่าทึ่งซึ่งทำให้เขาเข้าใจปัญหาที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ การถือกำเนิดของเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญสำหรับหลักสูตรทันที

ในช่วงแรก Shockley ได้พยายามพัฒนาสิ่งที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ในลักษณะที่ตรงที่สุด กล่าวคือ โดยพยายามเปลี่ยนจำนวนตัวนำพา (อิเล็กตรอนหรือรู) ในแถบเซมิคอนดักเตอร์ที่บรรทุกกระแสโดยใช้ สนามภายนอกเป็นปกติของแถบ มากที่สุดเท่าที่อาจเปลี่ยนแปลงประจุในแผ่นคอนเดนเซอร์ การทดสอบล้มเหลว

ช็อคลีย์หมดกำลังใจชั่วคราว หันปัญหาให้บาร์ดีนและบราตเทน ผู้ซึ่งได้พัฒนาความร่วมมือในการทำงาน ในขณะที่เขาหันไปหาปัญหาอื่นๆ ที่เป็นของแข็ง อันที่จริงนี่เป็นหนึ่งในช่วงเวลาที่สร้างสรรค์มากที่สุดของ Shockley ที่สัมพันธ์กับแง่มุมทั่วไปของฟิสิกส์โซลิดสเตต

Bardeen และ Brattain ตัดสินใจพยายามทำความเข้าใจปัจจัยที่ทำให้การทดลองของ Shockley ล้มเหลว Bardeen เดาว่าตัวอย่างของเซมิคอนดักเตอร์นั้นมีระดับการดักจับพื้นผิวสำหรับตัวนำพาและการทำงานของสิ่งเหล่านี้อาจแตกต่างกันไปในลักษณะที่จะชดเชยความผันแปรของสนามที่ใช้ภายนอก ด้วยความช่วยเหลือจากเพื่อนร่วมงาน พวกเขาสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นกรณีนี้ ซึ่งเป็นการเปิดทางไปสู่การพัฒนาทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ในท้ายที่สุด

จากนั้น ในการตรวจสอบการทดลองที่ล้มเหลวอื่นที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาระดับการดักจับอีกครั้ง พวกเขาได้ค้นพบสิ่งที่น่าทึ่ง เมื่อกระแสของตัวพาชนกลุ่มน้อยถูกฉีดจากอิเล็กโทรดจุดสัมผัสและเหนี่ยวนำให้ไหลไปยังอิเล็กโทรดเก็บจุดใกล้เคียง ทั้งกระแสและตัวพาส่วนใหญ่ตัวใดตัวหนึ่งจากตัวสะสมไปยังอิเล็กโทรดที่สามซึ่งอยู่ไกลกว่า (ฐาน) มอดูเลตโดยเปลี่ยนศักยภาพของฐาน ตามมาด้วยการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์แบบสัมผัสจุดสองขั้ว ได้แสดงต่อผู้บริหารเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2490

เนื่องจากการประดิษฐ์นี้เกิดขึ้นจากการสังเกตเชิงประจักษ์มากพอๆ กับความเข้าใจเชิงทฤษฎี จึงต้องสำรวจประเด็นต่าง ๆ เกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์ สิ่งที่สำคัญที่สุด ในไม่ช้า John Shive ได้แสดงให้เห็นว่าสายการบินชนกลุ่มน้อยสามารถเดินทางในระยะทางไกล ๆ ผ่านวัสดุจำนวนมากซึ่งผู้ให้บริการส่วนใหญ่มีอำนาจเหนือกว่า กระแสไฟส่วนน้อยไม่ได้ถูกจำกัดอยู่ที่พื้นที่พร่องบางๆ ที่พื้นผิว ตามที่ Bardeen คิดว่าอาจเป็นเช่นนั้น

การสาธิตของ Shive ทำให้ Shockley เสนอการดัดแปลงที่สำคัญของทรานซิสเตอร์ดั้งเดิม แทนที่จะฉีดและรวบรวมพาหะชนกลุ่มน้อยด้วยการใช้จุดสัมผัส เราสามารถใช้ชุมทาง pn ที่มีพื้นที่ค่อนข้างใหญ่และได้เปรียบจากกระแสที่ใหญ่กว่ามาก แนวคิดของทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยกซึ่งจะครองสนามในอีกสองทศวรรษข้างหน้าถือกำเนิดขึ้น ไตรโอดเซมิคอนดักเตอร์ไม่เพียงแต่เป็นไปได้เท่านั้น แต่ยังกำลังจะก่อให้เกิดการปฏิวัติทางเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์อีกด้วย

เนื้อหามีเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยนำเสนอผู้อ่านด้วยมุมมองที่มีสีสันของตัวละครรองและตัวเลขหลักที่เกี่ยวข้อง ภูมิหลังความหวังและโชคชะตาได้รับการตรวจสอบ ประเด็นต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงบุคลิกภาพทีละน้อยของ Shockley เมื่อเขากลายเป็นคนดัง และการเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศการทำงานที่ทำให้ Bardeen ตัดสินใจกลับไปทำงานด้านวิชาการนั้นได้รับการจัดการอย่างตรงไปตรงมา

แม้ว่าหนังสือเล่มนี้จะเขียนในลักษณะกึ่งนิยมซึ่งน่าจะดึงดูดผู้อ่านทั่วไปที่สนใจในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยี แต่การวิจัยเชิงประวัติศาสตร์ที่มีพื้นฐานมาจากหนังสือนั้นก็ไร้ที่ติ ไม่เหมือนหนังสือประเภทนี้หลายเล่ม ผู้เขียนซึ่งมีชื่อเสียงในวิชาชีพที่เกี่ยวข้อง ได้ละทิ้งศิลาในการทำให้งานของพวกเขาเป็นแบบคลาสสิกที่ยั่งยืน เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์