34
II FƏSİL
TRANZİSTORLAR ELEKTRONİKADA
§2.1. Fiziki elektronikanın üçüncü inkişaf mərhələsi
Tranzistorların yaranması – yarımkeçiricilərin tədqiqi ilə
məşğul olan yüzlərlə tədqiqatçının yorulmaq bilmədən uzun
müddət sərf etdikləri əməyinin nəticəsidir. Onların sırasında
təkcə fiziklər deyil, eləcədə elektronika, fiziki kimya və
materialşünaslıq üzrə də mütəxəssislər var idi.
1833‐cü ildə Maykl Faradey Ag
2
S (gümüş‐sulfid) birləşməsi
üzərində işləyərkən aşkar etdi ki, temperatur yüksəldikcə
metallardan fərqli olaraq, bu materialın keçiriciliyi artır.
Uzun müddət aparılan tədqiqatlar nəticəsində yarımke‐
çiricilər adlanan belə materialların üç əsas xassəsi müəyyən
edildi:
−
İşığın təsiri ilə yarımkeçirici‐metal kontaktında e.h.q.‐nin
yaranması.
−
İşığın təsiri ilə yarımkeçiricilərdə elektrik keçiriciliyinin
artması.
−
Yarımkeçirici‐metal kontaktının düzləndirmə xassəsinə
malik olması.
XX əsrin 20‐ci illərində radiotexnikada yarımkeçirici‐metal
kontaktının düzləndirmə xassəsi tətbiq edilməyə başlandı.
1922‐ci ildə Rusiyanın Nijeqorod şəhərində radiotexnika labo‐
ratoriyasında işləyən Oleq Losev polad‐sink kontaktından
detektor hazırladı ki, bu düzləndirici detektor «Kristadin»
qəbuledicisində istifadə edildi (şəkil 2.1a). Kristadinin sxemi
kökləyici L
1
C
1
konturundan, yerlə birləşdirilən A – qəbuedici
35
Şəkil 2.1. Kristadinin prinsipial sxemi (a) və VAX‐ı (b).
antenadan ibarətdir. K‐açarının köməyi ilə D detektoru sxemə
qoşulur. Bu cür detektor detektəetmədən əlavə, həm də, işçi
nöqtəsi voltamper xarakteristikasının (VAX) düşmə hissəsin‐
də olduqda (şəkil 2.1b) giriş siqnalını gücləndirmə xassəsinə
də malikdir. VAX‐ın düşmə hissəsinə uyğun nöqtədə
detektorda müqavimət mənfi qiymət alır. Bunun nəticəsində
L
1
C
1
konturunda enerji itkisi azacıq kompensə olunur və
qəbuledici generator rejiminə keçir. R – potensiometri
detektordakı gərginliyi tənzimləyir. Telefonun sarğıları Dr –
drosseli və L
2
– induktivliyi ilə sabit gərginlik mənbəyinə
йер
Л
2
а)
Р
- +
Др
Л
1
Д
А
2/3
K
Ъ
2
Т
1/3
Ъ
1
Ы
0
, мА
б)
U,
В
10
5
0
4
2
36
birləşdirilir. Beləliklə, radiostansiyadan gələn siqnalı aşağı sə‐
viyyəli telefonda da eşitmək mümkün olur.
Kristadinin ilk nümunəsini 1923‐cü ildə rus alimi Losev
hazırlamışdır. Elə həmin ildən Moskvada Mərkəzi Radiote‐
lefon stansiyası işə başlamışdır. Stansiya ancaq yaxın ətrafa
siqnal ötürə bilirdi. Losevin kristadini həm sadə, həm də ucuz
başa gəlirdi. Ona görə də kristadinə böyük ehtiyac var idi.
1924‐cü ilin sentyabrında Amerikanın Radio Nyus jurnalı öz
səhifələrində Losevin işlərinə həsr edilmiş sensasiyalı ixtira –
başlığı altında məqalə çap etdi. Losevin kəşfi yeni eranın
başlanğıcıdır, ‐ deyə jurnal yazırdı və qeyd olunurdu ki, bu
kəşf tezliklə mürəkkəb quruluşlu elektrovakuum cihazlarını
əvəz edəcəkdir.
Kristal detektorlarda tədqiqat işlərini davam etdirən Losev,
müəyyənləşdirdi ki, kömürdən elektrik cərəyanı keçdikdə
işıqlanma yaranır. 20 ildən sonra bu hadisəni Amerikalı fizik
Destrio öz tədqiqatlarında yenidən müşahidə etdi və hadisəni
elektrolüminessensiya adlandırdı.
XX əsrin 30‐cu illərində yarımkeçiricilərin nəzəriyyəsinin
yaradılmasında Rusiya Elmlər Akademiyasının akademiki
A.F.İoffenin xidmətləri xüsusi qeyd edilməlidir. O, 1931‐ci
ildə mətbuatda dərc etdiyi məqalənin başlığında yazırdı:
«Yarımkeçiricilər – elektronikanın yeni materiallarıdır». Bü‐
tün Rusiyada yarımkeçiricilərin geniş tədqiqi aparılırdı.
Yarımkeçiricilərin tədqiqində B.V.Kurçatovun, V.P.Juze və
digər rus alimlərinin xidmətləri əvəzsizdir. Mis‐oksidin elektrik
keçiriciliyi haqqında məqaləsində onlar göstərirdilər ki, materi‐
alda elektrik keçiriciliyinin qiyməti aşqarın təbiətindən asılı‐
dır. Bir qədər sonra Y.N.Frenkel yarımkeçiricilərdə elektron‐
deşik yükdaşıyıcılar cütünün həyəcanlanma nəzəriyyəsini
37
irəli sürdü.
Tranzistor. XX əsrin 40‐cı illərində tranzistorun ixtira olun‐
ması elektronikanın tarixində nəhəng sıçrayışlardan oldu. Bu
vaxtadək uzun müddət radio‐ və digər elektron qurğularının
əvəzolunmaz və başlıca elementləri olan elektron lampala‐
rının hamısı bir sıra çatışmazlıqlara malik idi. Həmin cihazlar
mürəkkəbləşdikcə və onlara olan ümumi tələblər artdıqca bu
çatışmazlıqlar özünü daha da kəskin göstərirdi. Bu çatışmaz‐
lıqlara ilk növbədə onların tərkibindəki elektron lampalarının
mexaniki davamsızlığı, xidmət müddətlərinin kiçikliyi, hən‐
dəsi ölçülərinin böyüklüyü, anoddan istilik itkilərinin yüksək
olması nəticəsində faydalı iş əmsalının kiçik olması aiddir.
Məhz bu səbəblərdən XX əsrin ikinci yarısında vakuum
lampalarını yarımkeçirici cihazlar əvəz etməyə başladı.
Yuxarıda adı çəkilən çatışmazlıqların aradan qalxması
nəticəsində radiotexnika və elektronikada əsil bir çevriliş baş
verdi.
Qeyd etmək lazımdır ki, yarımkeçirici materialların ecaz‐
kar sirləri insanlara dərhal açmayıb. İlk olaraq 1874‐cü ildə
Braun piritin kontaktında düzləndirmə hadisəsini müşahidə
etdi və bu sistemin əsasında detektor yaratdı. Digər təd‐
qiqatçılar aşqarların yarımkeçirici materialların xassələrinə
güclü təsir göstərdiyini müəyyənləşdirdilər.
Yarımkeçirici elementlər elektron lampalarını keçən əsrin
40‐cı illərinin əvvəllərindən etibarən sıxışdırmağa başladı.
1940‐cı ildən radioelektron qurğularında nöqtəvi germanium
diodları geniş tətbiq tapmağa başladı.
Nəhayət 1938‐ci ildə İngiltərədə Mott, Rusiyada Davıdov,
Almaniyada Valter Şottki bir‐birindən asılı olmayaraq metal‐
yarımkeçirici kontaktının düzləndirmə nəzəriyyəsini işləyib