navbar.frm 20190426 .nav
Volgende bijeenkomst 20 februari . . Ronde elke zondag 11:00 uur 145.475 MHz . . 10:30 RTTY bulletin . . 11:00 uur Woerdense Ronde . . Volgende bijeenkomst 20 februari . .
W
Germanium transistor
Germanium transistor

Transistoren werden oorspronkelijk vervaardigd uit Germanium. Zij veroorzaakten een revolutie in de wereld van de elektronica. Na de opkomst van de silicium halfgeleider, was het gedaan met de germanium transistor. Komt er nu toch een nieuw leven voor de germanium transistor?

De transistor is ontstaan dankzij experimenten in de elektronica, de radio en radar, de ontwikkelingen in de fysica van vaste stoffen en de mogelijkheden om zuivere materialen en kristallen te maken.

In en na de WW-II oorlog bestond alleen de halfgeleider diode. Maar men wilde graag een miniatuur vaste stof vervanging voor de triode radiobuis.
Experimenten met dubbele germanium diodes door William Shockley, John Bardeen en Walter Brattain leidden uiteindelijk in 1947 tot de uitvinding van de germanium transistor, waarvoor zij ook de Nobelprijs ontvingen.

Daarna ging de opmars van de germanium transistor in sneltrein vaart. De beroemde AF127 laagfrequent transistor kreeg al zeer snel gezelschap van hoogfrequent transistoren OC170,OC171 en 2N2207. Allemaal op basis van germanium.

Toen, bij grootschalige toepassingen, uitval, lees betrouwbaarheid, een rol begon te spelen, begon men andere materialen te onderzoeken. Germanium transistoren bleken maar in een beperkt temperatuur bereik te kunnen werken. Bovendien reageerde het soms met met omgevingsmaterialen, waardoor degradatie van de eigenschappen optrad. In dat opzicht leek silicium een goede vervanger te kunnen worden.

De methoden voor het produceren van zuiver mono-kristallijn germanium werden verbeterd en geschikt gemaakt voor silicium. Silicium was moeilijker te bewerken dan germanium, maar bood het voordeel van een groter temperatuurbereik.
De eerste op silicium gebaseerde transistor werd geproduceerd door Texas Instruments in 1954. Dit was het werk van Gordon Teal, een expert in het produceren van zeer zuivere kristallen.

De invoering van het diffusieproces met gebruik van oxidemaskers op mono-kristalijn silicium was de belangrijkste innovatie. Silicium integrated circuits, waarop complete schakelingen werden opgebouwd, betekenden het einde van printplaten met individuele garmanium transistoren en passieve componenten.
Computer apparatuur werd de grote gebruiker van silicium transitoren op de chips.

De opkomst van de quantum computer vraagt een geheel nieuwe benadering van bits - eenheden van informatie - en de dragers daarvan.
Een bit in een computer chip wordt vereenzelvigd met de geleiding in een transistor, wel of geen stroom.

Ook in een - toekomstige - quantum computer, moeten er elektrische signalen naar de buiten wereld over gebracht worden.

Maar in deze wereld spelen vacuum en extreem lage temperaturen een grote rol. Transistoren op basis van germanium blijken in die wereld beter berekeningen uitvoeren. Met deze ontdekking van het team van Menno Veldhorst, van QuTech, een samenwerking tussen TU Delft en TNO, staat de transistor, die sinds zijn uitvinding in de jaren 40 ons dagelijks leven drastisch heeft veranderd, wellicht ook aan de basis van de quantumrevolutie.

Inmiddels zijn overal ter wereld onderzoeksgroepen bezig met de ontwikkeling van germanium als materiaal voor quantumbits.
De germanium transistor lijkt dus toch aan het langste eind te trekken.

Pieter J.T. Bruisnsma, PA0PHB ( 2020/01/20)

Referenties, meer informatie:
TUDelft Betrouwbare en uiterst snelle quantumberekeningen met transistoren van germanium
Onderwerpen
OntwerpOntwerp NatuurkundeNatuurkunde GeschiedenisGeschiedenis ElektronicaElektronica ComponentenComponenten
Toon plaatjes?