Дмитрий Квон
Ирония этой транзисторной истории заключается в том, что изобретенный в 1947 году американскими физиками Браттейном, Шокли и Бардиным биполярный транзистор давно уже вышел в тираж.
Фото из архива автора
В 1997 году мир широко отметил полувековой юбилей изобретения транзистора, положившего начало эре полупроводниковой электроники и по странной прихоти судьбы ставшего главным в ХХ столетии. Еще 25–30 лет назад мало кому в голову приходило называть это изобретение таковым. В голову приходили атомная бомба или, на худой конец, лазер. Но сейчас, в начале ХХI столетия, когда интернет скрашивает существование даже самых крутых дебилов всего мира, первенство изобретения более чем полувековой давности может вызывать сомнение разве только у работников атомной отрасли.
Но ирония этой транзисторной истории заключается в том, что, строго говоря, изобретенный в 1947 году американскими физиками Бардиным, Браттейном и Шокли биполярный транзистор (БТ) давно уже вышел в тираж и не является тем самым прибором, без которого немыслима работа персональных компьютеров, «мобильников» или того же интернета. Прибор же, без которого трудно представить жизнь современной цивилизации и называемый полевым транзистором (ПТ), был изобретен намного раньше биполярного транзистора – в 1930 году другим американцем Лилиенфельдом. И по все той же иронии истории 75-летний юбилей этого изобретения, исполняющийся в этом году, вряд ли будет замечен даже самыми дотошными историками науки.
Для того чтобы изобрести полевой транзистор, достаточно знать, что мир состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц, наиболее важная из которых, электрон, может свободно двигаться. Изобретение же биполярного транзистора потребовало несоизмеримо больших интеллектуальных усилий. Надо было создать квантовую механику, затем на ее основе зонную теорию твердого тела и, наконец, ввести новою квазичастицу – «дырку», физический смысл которой, по наблюдениям автора статьи, не понимают даже многие из тех, кто должен знать и понимать, что такое «дырка» по роду своих занятий.
Но сразу после изобретения полевого транзистора ему (в отличие от БТ) не удалось завоевать мир по прозаичной и чисто «технической» причине: в тридцатых годах прошлого века не нашлось необходимого материала, на основе которого можно было бы изготовить работающий полевой транзистор. И человеку пришлось изобрести намного более сложный биполярный транзистор, чтобы обойти трудности, возникшие с реализацией полевого транзистора. И эпоха твердотельной электроники навсегда останется рожденной в 1947 году, так как сразу же за этим появились первые интегральные схемы и ЭВМ, сердцевиной которых были БТ.
Одновременно с этим бурно развивалась технология полупроводников, и к 60-м годам прошлого века на авансцену вышел главный сейчас не только полупроводник, но и материал мира – кремний, заменивший доминировавший поначалу в полупроводниковой электронике германий. Кремний победил германий по очень простой причине – он был гораздо дешевле. Говоря грубо, его можно получать прямо из песка. Еще одним не менее важным свойством кремния оказалось существование его окисла, позволившего наиболее эффективным и дешевым образом защитить интегральные схемы от многочисленных химических и других неприятных воздействий.
Но самой решающей оказалась появившаяся возможность «штамповать» эффективно работающие полевые транзисторы на основе пары материалов кремний-двуокись кремния. Идея Лилиенфельда была почти сразу же реанимирована: в 1960 году американцы Аталла и Канг подали патент на изготовление ПТ с использованием указанной пары. Между прочим, в это же время подал заявку на такое же изобретение советский физик Р.С. Нахмансон, но она была отвергнута Госкомитетом по изобретениям и открытиям, так как чиновники этого ведомства перепутали электрическое поле с магнитным.
Так 45 лет назад появление кремния и его окисла позволило реализовать идею полевого транзистора, называемого сейчас М(метал)-О(окисел)-П(полупроводник)-транзистором, до неузнаваемости изменившего мир в ХХ-ом веке, когда человек стал рабом просто-напросто компьютерной мышки. Итак, благодаря паре кремний-окисел кремния, мышка «простоты» взяла реванш у горы «интеллекта». Но самое поразительное заключается в том, что в природе нет ни одной (подчеркну, ни одной!) другой пары материалов, кроме пары кремний-окисел кремния, которая по своим свойствам хотя бы в малой степени годилась для изготовления всех тех микросхем, которыми нашпигованы компьютеры, мобильники, «флэшки» и прочие вещицы, знакомые сейчас даже детям и домохозяйкам. Воистину, как это ни смешно, мир был бы иным, если бы не этот странный подарок природы.
«Природа не терпит пустоты», – заявил когда-то в глубокой древности один из первых мудрецов мира. Но, как показывает рассказанная нами история, не терпит она и сложности, подарив человечеству кремний и его окисел, для того чтобы искусить человека дьявольским желанием получать удовольствие от «дауноподобного» занятия нажимать пальцем на одно и то же место чаще, чем «чесать там, где чешется».
