트랜지스터 진화의 주요 이정표

스펜서 친 | 2022년 12월 9일

최초의 트랜지스터는 1947년 뉴저지 머레이힐에 있는 벨 연구소에서 성공적으로 시연되었습니다. 이 3단자 장치는 오늘날 우리가 당연하게 여기는 많은 제품을 가능하게 하는 많은 전자 장치를 탄생시켰습니다. 트랜지스터에서 다양한 형태의 MOSFET, 집적 회로 및 마이크로프로세서가 탄생했습니다.

초기 트랜지스터는 트랜지스터 라디오와 같은 보잘것없는 발명품을 만들어냈지만, 이후 트랜지스터 기술의 발전으로 나중에는 계산기, 개인용 컴퓨터, 전력 전자 장치가 탄생했습니다.

관련 항목: 트랜지스터 혁신의 진화

다음은 트랜지스터의 풍부한 역사에서 더욱 중요한 발전을 요약한 것입니다. Design News는 이 기사에 대한 정보를 제공한 Wikipedia에 감사드립니다.

Wikipedia에 따르면, 전계 효과 트랜지스터에 대한 첫 번째 특허는 1925년 10월 25일 오스트리아-헝가리 물리학자 Julius Edgar Lilienfield에 의해 제출되었지만 그가 자신의 장치에 대한 연구 논문을 발표하지 않았기 때문에 그의 연구는 업계에서 무시되었습니다.

관련 항목: 마이크로프로세서 개발의 이정표

Bell Lab의 트랜지스터 개발 노력은 전시에 마이크로파 레이더 수신기의 주파수 믹서 요소로 레이더 장치에 사용되는 고순도 게르마늄 크리스털 믹서 다이오드를 생산하려는 노력에서 비롯되었습니다. 제2차 세계대전 이후 벨의 과학자인 존 바딘(John Bardeen), 윌리엄 쇼클리(William Shockley), 월터 브래튼(Walter Brattain)은 3극관 모양의 반도체 장치에 대한 연구를 시작했습니다. 그 비결은 장치의 이미터와 컬렉터 사이에 일관된 전자 흐름을 생성하는 것으로 밝혀졌으며, 이는 이미터와 컬렉터 리드를 크리스탈 베이스의 제어 리드와 매우 가깝게 배치함으로써 가능해졌습니다.

연구에 참여한 퍼듀대학교 대학원생은 적용했을 때 저항이 없었다고 지적해 소수 캐리어 주입이라는 아이디어가 탄생했다.

이러한 지식을 바탕으로 벨 과학자들은 여러 번의 시작과 중단을 거쳐 마침내 1947년 12월 16일에 최초로 작동하는 트랜지스터를 제작했습니다. 점 접촉 트랜지스터는 작은 게르마늄 조각으로 연결된 두 개의 밀접하게 간격을 둔 금 접점을 특징으로 합니다.

Barden, Shockley 및 Brattain은 그들의 노력으로 노벨 물리학상을 수상했습니다.

1947년에 트랜지스터를 발명한 벨 과학자(왼쪽에서 오른쪽으로) John Bardeen, William Shockley 및 Walter Brattain.

첫 번째 트랜지스터는 게르마늄을 사용했지만 이 물질은 제한된 작동 온도 범위와 화합물 정제의 어려움으로 인해 실용적인 장기 솔루션이 아니었습니다. Morris Tanenbaum이 이끄는 Bell Labs 팀은 1954년 1월 16일에 최초로 작동하는 실리콘 트랜지스터를 개발했습니다. 비슷한 장치는 몇 달 후 Texas Instruments의 Gordon Teal에 의해 개발되었습니다.

1955년에 벨 연구소의 과학자들은 반도체 표면에서 산화의 부동태화 효과를 발견했습니다. 표면 패시베이션 방법은 나중에 IC의 대량 생산을 가능하게 함으로써 트랜지스터의 중요한 이정표가 되었습니다.

Bell Labs의 Mohamed Atalla와 Fairchild의 Jean Hoerni가 처음으로 실리콘 표면의 실리콘 산화물 패시베이션을 성공적으로 시연함으로써 평면 공정이 탄생하여 실리콘 IC의 대량 생산이 가능해졌습니다.

또한 1959년에는 최초의 MOSFET이 생산되었습니다. 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)는 벨 연구소의 Atalla와 Dawon Kahng이 발명했습니다. 그들은 1959년 11월에 장치를 제작하고 1960년 초에 "실리콘-이산화규소 전계 유도 표면 장치"로 제시했습니다. 높은 확장성과 바이폴라 접합 트랜지스터보다 훨씬 낮은 전력 소비 및 더 높은 밀도를 갖춘 MOSFET을 통해 다음이 가능해졌습니다. 단일 IC에 10,000개 이상의 트랜지스터를 통합할 수 있는 고밀도 집적 회로(IC)를 구축합니다.

바이폴라 트랜지스터와 비교하여 MOSFET은 상태를 전환할 때를 제외하고는 전류를 소비하지 않으며 전환 속도가 더 빠릅니다.

1959년 MOSFET의 개발은 트랜지스터 발전의 핵심 단계였습니다.