42
§2.2. Sahə tranzistorunun yaradılması
1. Sahə tranzistorunun ixtirası Amerika alimi Liliyenfeldin
adı ilə bağlıdır. O, 1882‐ci ildə Polşada doğulmuşdur. 1910‐cu
ildən 1926‐cı ilə qədər Polşanın Leypsik Universitetində
professor vəzifəsində işləmiş, 1926‐cı ildə ABŞ‐a emiqrasiya
etmiş və öz tədqiqat işlərini davam etdirmişdir.
Liliyenfeldin təklif etdiyi tranzistorlar (şəkil 2.6) sənayedə
tətbiq edilmədi. Lakin alimin üstünlüyü onda idi ki, o,
yükdaşıyıcıların modulyasiyasına əsaslanaraq tranzistorların
iş prinsipini izah edirdi. İşin mahiyyəti ondan ibarətdir ki,
yarımkeçiricinin nazik kanalı giriş transformatorundan daxil
olan siqnalla modullaşdırılırdı.
Şəkil 2.6. Yarımkeçirici sahə tranzistorunun
dövrəyə qoşulma sxemi
2. İngiltərədə 1935‐ci ildə alman ixtiraçısı O.Xeyl sahə tran‐
zistorunun yeni növünün patentini qeydiyyatdan keçirdi
(şəkil 2.7).
Yarımkeçiricidən keçən cərəyanın ona perpendikulyar
istiqamətdə təsir edən elektrik sahəsi ilə idarə olunmasına
Д
С
-
+
Ау
А
у
+
-
Э
ЪуС
43
imkan verən cihazlar sahə tranzistorları adlanır. Belə
cihazlarda ancaq bir işarəli yükdaşıyıcılar (elektronlar, yaxud
deşiklər) iştirak edir. Odur ki, bunlara bəzən unipolyar
tranzistorlar da deyilir. Şəkil 2.7‐də göstərildiyi kimi, 1
idarəedici elektrodu – sürgü, 3 elektrodu mənsəb – çıxış, 4
elektrodu isə mənbə – giriş rolunu oynayır. Alçaq tezliklərdə
sahə tranzistorunda girişlə çıxış arasında yerləşən keçirici
kanalın müqavimətini dəyişməklə kanaldan keçən cərəyan
idarə olunur və 7 ampermetri ilə ölçülür.
Şəkil 2.7. O.Xeylin sahə tranzistoru. 1 – idarəedici elektrod,
2 – yarımkeçirici nazik təbəqə, 3, 4 – yarımkeçiricidə omik
kontakt, 5‐ sabit cərəyan mənbəyi, 6 – dəyişən gərginlik
mənbəyi, 7 – ampermetr.
Tranzistorların ixtirasından sonra tədqiqat dalğası bütün
dünyaya yayıldı. Yeni‐yeni firmalar yaradıldı. Bu firmalardan
biri də 1939‐cu ildə yaradılan BTL (Bell Telephone Laboratories)
4
+
-
7
5
3
2
1
6
44
firmasıdır. Yaradılan firmada CuO (mis‐1 oksid) üzərində
tədqiqat işləri aparılırdı. Şokli Brat‐teynlə birgə həmin fir‐
mada işləməyə dəvət aldı. Bir qədər sonra ikinci dünya
müharibəsi başlandı və tədqiqat işləri dayandırıldı. Mühari‐
bədən sonra tədqiqat işləri yenidən bərpa edildi. 1945‐ci ildə
Şokli və bir il sonra Bardin BTL‐ə qayıtdılar.
İntensiv tədqiqat işlərini davam etdirən Şokli 1952‐ci ildə p‐
n keçidli idarəedici elektrodu olan yeni unipolyar (sahə)
yarımkeçirici cihaz ixtira etdi (şəkil 2.8). Şəkildən göründüyü
kimi, təklif edilən tranzistor omik çıxışlı n‐tipli Si–dan ibarətdir.
Gövdədən axan cərəyan istiqamətində kanal yerləşir və əsas
yükdaşıyıcılar məhz bu kanaldan keçir. Yarımkeçirici cihaz üç
elektroddan ibarətdir – mənbə adlanan birinci elektrod n‐tipli
materialdan hazırlanan kanaldır (ona mənfi potensial verilir),
ikinci elektrod – mənsəb (ona müsbət potensial verilir) və
üçüncü elektrod isə sürgü (zatvor) adlanır.
Şəkil 2.8. Şoklinin sahə tranzistoru
п-типли
сцрэц
+
-
-
+
мян-
н-типли
мянсяб
Бирэя
зона
45
Sahə tranzistorlarında baş verən proseslərin izahı bir qədər
çətinlik törətdiyindən Şokli unipolyar tranzistorun sadələş‐
dirilmiş nəzəriyyəsini təklif etdi. Tranzistorun giriş (mənbə)
gərginliyini dəyişdikdə p‐n keçiddə əks gərginlik də dəyişir və
bu da öz növbəsində bağlayıcı təbəqənin qalınlığının
dəyişməsinə səbəb olur. Nəticədə əsas yükdaşıyıcıların keçdiyi
n‐kanalın en kəsiyinin sahəsi və uyğun olaraq çıxış (mənsəb)
cərəyanın qiyməti azalır. Sürgüdəki yüksək gərginliklərdə
kanalın qalınlığı sıfıra qədər azalır, kanalın müqaviməti isə
sonsuzluğa qədər artır və tranzistor bağlanır.
1963‐cü ildə Xofşteyn və Xayman sahə tranzistor‐larının
başqa bir konstruksiyanı hazırladılar. Yeni konstruk‐siyada
metal və yarımkeçirici müstəvi lövhələr arasında dielektrik
təbəqə yerləşdirildi. Metal‐dielektrik‐yarımkeçiricidən ibarət
tranzistor qısa olaraq MDY tranzistor adlandırıldı. 1952‐ci
ildən 1970‐ci illərə qədər sahə tranzistorlarından ancaq
laboratoriyalarda istifadə edilirdi. Lakin 1970‐ci ildən sonra üç
əsas amil bu tranzistorların sənayedə tətbiq edilməsini
sürətləndirdi:
1) Yarımkeçiricilər fizikasının və texnologiyasının inkişaf
etməsi nəticəsində – sənaye üçün lazım olan cihazların
hazırlanmasına ehtiyacın yaranması.
2) Yeni texnoloji üsulların – təcrid olunmuş sürgülərin
strukturları üçün nazik təbəqələrin texnologiyasının inkişaf
etməsi.
3) Elektrik qurğularında tranzistorların geniş tətbiq
olunması.
Rusiya və ABŞ‐da tranzistorların kütləvi istehsalının
inkişaf tarixi. XX əsrin ortalarında ABŞ‐da San‐Fransisko
şəhərinin 80 kilometrliyində Silisium Vadisində tranzistorların