navbar.frm 20180310
ATTENTIE. . VAKANTIE ONDERHOUD . . Bijeenkomst op 20 september 2018 . . Elke zondag 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde .
W

19 DEC 2007 - 60 Jaar Transistor

Samenvatting

De uitvinding van de transistor heeft een revolutie veroorzaakt in de radio communicatie. Ze is niet meer weg te denken uit ons daglijks leven. Het is de bouwsteen van de computerindustrie. Wat werkt er tegenwoordig nog zonder chips?

In de na-oorlogse jaren was de radiobuis het werkpaard van de radio en electronica geworden. Dat was grotendeels te danken aan de WO-II strijd die in de ether was gevoerd. Radar, radiocommunicatie, vuurleiding control, alles werd met geavanceerde radiobuizen volgestouwd.

Lang voor de uitvinding van de radio, was het effect bekend dat sommige kristallen een gelijkrichtend effect hebben op elektrische stroom. Als je een dunne draad met een spitse punt op het kristal drukte dan kon de stroom alleen van de draadspits naar het kristal lopen, maar niet andersom. Deze kristallen, werden wel gebruikt in de z.g. kristal ontvangers. Als kristal werd loodsulfide, maar ook germanium of silicium gebruikt, waarop een draadje van staal of van goud werd geplaatst. Dat draadje was door middel van een knop beweegbaar gemaakt. Het was altijd weer een vreselijk gepriegel om een goed plekje te prikken voor de beste ontvangst.

Een groot voordeel van de kristaldetector boven de vacuum diode was, dat er geen gloeistroom nodig was.

Er werd dus ijverig ge-experimenteerd met materialen en constructies om er een meer handzamer component van te maken. In laboratoria werd proeven genomen om te weten te komen was er in zo'n klein oppervlak gebeurde.

Op 19 december 1947 had Walter Brattain, in de beroemde Bell laboratoria, een elektrische schakeling met een plaatje germanium gekonstrueerd, waarop twee goudddraadjes drukten. Twee puntkontakt diodes dus die vlak bij elkaar op het zelfde plaatje germanium waren gemonteerd. In zijn laboratoriumboek staat vermeld, dat hij tussen een van de draadjes en het germanium een batterij van minus 90 volt verbond, met daarmee in serie een weerstand van 100 kohm. Die diode stond in sper en terecht liep er dus geen stroom in dat circuit. Daarna schakelde hij tussen het andere draadje en het germanium een batterij van plus 3 volt met een serieweerstand van 2000 ohm. In die diode ging toen een stroom lopen van 400 microampere. Maar tot zijn verbazing ging er in de eerste diode, die dus in sper stond, ook een stroom lopen. Hij noteerde 450 microampere. Hij kon dus de sperstroom van de diode beinvloeden door stroom te laten lopen in de doorlatende diode die daar vlakbij gemonteerd was.
De halfgeleider triode was geboren.


Deze gebeurtenis werd aanvankelijk stil gehouden. In het laboratorium ging men een naam zoeken voor het verschijnsel en werd patent aangevraagd. In juli 1948 kondigde Bell labs met veel tam-tam aan dat John Bardeen, Walter Brattain and William Shockley de 'transistor' hadden uitgevonden. (Press release). De kranten besteedden er echter nauwelijks aandacht aan. De eerste productietransistors kwamen pas in 1951 beschikbaar.


Het grote probleem was de productie.

De radiobuisindustrie was toen reeds zeer ver ontwikkeld, waardoor een buis veel goedkoper was dan zo'n transistor. De eerste seriematige productie startte in 1960. Terwijl de eerste transistor een oppervlak van enkele vierkante centimeters besloeg, konden nu op een 5 cm wafer vele transistoren worden ge-etst door middel van kontaktafdrukken. Daarna ging de ontwikkeling in sneltreinvaart. Momenteel, in 2007, worden er nu meer dan 10 miljoen transistors op een schijf van 30 cm gemaakt. En dat gaat dan met een snelheid van 10 biljoen transistoren per seconde. Daarbij zijn de afmetingen van de transistor elemenenten gereduceerd tot enkele miljardste delen van een meter. Voor het functioneren van een transistor zijn geen honderden microamperes meer nodig; enkele electronen zijn reeds genoeg. De fotografische processen zijn nu zo geavanceerd geworden dat een belichtingsmachine momenteel honderden miljoenen euro's kost. ASML, een spin-off van Philips, is daarin markleider geworden.

Transistoren zijn de bouwstenen van de halfgeleider geheugens. De prijs per informatiebit in halfgeleider technologie is nu gelijk geworden aan die van een harddisk en zal nog verder dalen. De wet van Moore, halvering van de prijs per 2 jaar, blijkt al 40 jaar uit te komen. Dus kunnen we in de nabije toekomst nog heel wat nieuwe toepassingen verwachten, waarin halfgeleidergeheugens een grote rol in spelen.

Het ziet er daarom niet naar uit dat licht- of quantumcomputers de transistor op afzienbare termijn zullen verdringen.

(Pieter Bruinsma, PA0PHB)
Pieter J. T. Bruinsma, PA0PHB