211service.com
Ingen P-N avsedd
När Russell Ohl började arbeta på Bell Laboratories 1927 sågs vakuumrör som elektronikens framtid. Det var dock hans tillfälliga upptäckt som ledde till skapandet av både transistorn och solcellen och hjälpte till att sätta igång kiselrevolutionen.
I slutet av 1930-talet var Ohl en radioforskare som försökte skapa en mottagare som skulle vara mer effektiv än vakuumrör. Rören plockade lätt upp lågfrekventa radiosignaler, men hade problem med högre frekvenser som de som testades i radar - en teknik som blev allt viktigare när kriget bryggde utomlands. Ohl trodde att ett alternativ kunde ligga i kristallmottagaren, en föråldrad radioapparat från 1920-talet. Han ägnade sig helt åt sin forskning: när hans arbetsvecka förkortades under depressionen använde Ohl sin extra tid för att studera kristallstruktur.
Den här historien var en del av vårt februarinummer 2003
- Se resten av frågan
- Prenumerera
Kristallmottagare var knepiga, dåligt förstådda enheter. För att få en signal skulle en operatör söka ytan på en kristall med en metallsträng efter den heta punkten, vilket orsakade strömflöde i endast en riktning. Efter uttömmande experiment, drog Ohl slutsatsen att de bästa mottagarna var de element som nu är kända som halvledare. Han teoretiserade att renare material skulle göra bättre mottagare och hade specialprover förberedda för sina tester.
Tidigt 1940 undersökte Ohl ett kiselprov som hade en spricka i mitten. Något var konstigt med den kristallen: när den exponerades för ljus hoppade strömmen mellan sprickans två sidor avsevärt. Förbryllad visade Ohl det bisarra provet för sina Bell-kollegor, som var lika förvånade. Ingen hade någonsin sett en solcellsreaktion som den.
Forskarna upptäckte att sprickan var en skiljelinje mellan två föroreningar i kislet. En typ av kisel hade ett överskott av elektroner, den andra ett underskott. De kallade dem p-typ för positiv och n-typ för negativ, och barriären mellan de två kallades p-n-övergången. Gradvis insåg gruppen att fotoner ger överskottselektronerna i materialet av n-typ tillräckligt mycket energi för att passera korsningen och producera en ström.
Även om Ohls ursprungliga kristaller inte producerade tillnärmelsevis tillräckligt med ström för kommersiellt bruk, ledde hans forskning om p- och n-typ kisel till Bell Labs skapelse av den första moderna solcellen 1954. De första transistorerna var också baserade på pn-övergången . När Ohl höll sin ovanliga kristall mot ljuset 1940, började han omedvetet övergången från vakuumrör till integrerade kretsar.