첫 번째 트랜지스터의 작동 방식

발명자조차도 점접촉 트랜지스터를 완전히 이해하지 못했습니다.

1955년 AT&T 홍보 사진은 [손바닥, 왼쪽부터] 광트랜지스터, 접합 트랜지스터, 점접촉 트랜지스터를 보여줍니다.

진공관 삼극관 물리학자들이 그 후속 제품을 만들려고 시도하기 시작했을 때 20년도 채 지나지 않아 그 위험은 엄청났습니다. 3극관은 장거리 전화와 영화 사운드를 가능하게 했을 뿐만 아니라 1929년에 10억 달러 이상의 가치가 있었던 상업 라디오 산업 전체를 주도했습니다. 그러나 진공관은 전력을 많이 소모하고 취약했습니다. 삼극관에 대한 보다 견고하고 안정적이며 효율적인 대안을 찾을 수 있다면 그 보상은 엄청날 것입니다.

목표는 저전류 신호를 입력 단자로 받아들이고 이를 사용하여 다른 두 단자 사이에 흐르는 더 큰 전류의 흐름을 제어함으로써 원래 신호를 증폭시키는 반도체로 만들어진 3단자 장치였습니다. 이러한 장치의 기본 원리는 전계 효과, 즉 반도체 재료의 전기 전도도를 조절하는 전기장의 능력입니다. 전계효과는 당시 다이오드와 관련 반도체 연구 덕분에 이미 잘 알려져 있었습니다.

이 기사는 트랜지스터 발명 75주년 기념 특별 보고서의 일부입니다.

그러나 그러한 장치를 만드는 것은 20년 이상 세계 최고의 물리학자들에게 극복할 수 없는 도전이었습니다. 트랜지스터와 유사한 장치에 대한 특허는 1925년부터 제출되었지만 작동하는 트랜지스터의 최초 기록 사례는 1947년 가을 AT&T 벨 전화 연구소에서 제작된 전설적인 점접촉 장치였습니다.

점접촉 트랜지스터는 20세기의 가장 중요한 발명이었지만 놀랍게도 그것이 실제로 어떻게 작동했는지에 대한 명확하고 완전하며 권위 있는 설명은 존재하지 않습니다. 현대의 보다 견고한 접합 및 평면 트랜지스터는 첫 번째 트랜지스터에서 활용된 표면 효과보다는 반도체 대량의 물리학에 의존합니다. 그리고 이러한 학문적 격차에 대해서는 비교적 적은 관심이 기울여졌습니다.

점접점의 단면 사진에는 두 개의 얇은 도체가 보입니다. 이것들은 작은 게르마늄 판과 접촉하는 지점에 연결됩니다. 이 지점 중 하나는 이미터이고 다른 하나는 컬렉터입니다. 세 번째 접점인 베이스는 게르마늄 뒷면에 부착되어 있습니다. AT&T 기록 보관소 및 역사 센터

그것은 게르마늄, 플라스틱, 금박이 뒤섞여 있고 그 위에 구불구불한 용수철이 달려 있는 보기 흉한 조립체였습니다. 그 발명자는 부드러운 말을 하는 중서부 이론가인 John Bardeen과 말이 많고 "다소 변덕스러운" 실험가인 Walter Brattain이었습니다. 둘 다 나중에 논쟁의 여지가 있는 관계인 William Shockley 밑에서 일하고 있었습니다. 1947년 11월, Bardeen과 Brattain은 간단한 문제로 인해 어려움을 겪었습니다. 그들이 사용한 게르마늄 반도체에서는 전자의 표면층이 인가된 전기장을 차단하여 전기장이 반도체에 침투하는 것을 막고 전류의 흐름을 조절하는 것처럼 보였습니다. 변조 없음, 신호 증폭 없음.

1947년 말쯤 그들은 해결책을 찾았습니다. 그것은 구불구불한 스프링에 의해 작은 게르마늄 판의 표면으로 부드럽게 밀어 넣어진 간신히 분리된 금박 두 조각을 특징으로 합니다.

교과서와 대중적인 설명 모두 점 접촉 트랜지스터의 메커니즘을 무시하고 최신 자손이 어떻게 작동하는지 설명하는 경향이 있습니다. 실제로 학부 EE의 성경인 Horowitz와 Hill이 쓴 The Art of Electronics의 최신판에서는 점 접촉 트랜지스터에 대해 전혀 언급하지 않고 접합 트랜지스터가 "노벨상"이라고 잘못 언급하여 그 존재를 은폐합니다. 1947년에 발명품을 획득했습니다." 하지만 1947년에 발명된 트랜지스터는 점접촉식이었습니다. 접합 트랜지스터는 1948년 Shockley에 의해 발명되었습니다.