Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 31. 1 september 1951 - Transistorn — kristalldetektorns redivivus, av Dick Lundqvist, Rolf Gezelius och Torkel Wallmark
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
15 september 1951
657
Transistorn — kristalldetektorn redivivus
Fil. lic. Dick Lundqvist, civilingenjör Rolf Gezelius
och tekn. lic. Torkel Wallmark, Stockholm
En dag i början av 1948 besökte en
radioreparatör ett av de största radioföretagen i USA och
erbjöd sig att sälja en uppfinning bestående av
en ny förstärkare, som kunde göra detsamma
som ett elektronrör, men trots detta inte behövde
något vakuum och inte krävde mer än bråkdelen
så mycket effekt. Mannen ville inte avslöja hur
uppfinningen fungerade men erbjöd sig att göra
en demonstration.
Någon vecka senare demonstrerade han en
normal batteriapparat av företagets tillverkning där
rören hade tagits ut och ersatts av små
svartmålade burkar. Uppfinnaren tillät inte någon
noggrannare undersökning av apparaten men man
kunde konstatera att den fungerade ungefär som
en normal apparat. Man fick också mäta
batteriströmmen, som mycket riktigt bara var
bråkdelen av den normala. Emellertid ville
uppfinnaren fortfarande inte avslöja någonting 0111 sin
uppfinning, och då dessutom hans ekonomiska
villkor var oantagbara förföll saken.
Emellertid hade företaget fått en allvarlig
tankeställare ocli satte omedelbart två av sina
skickligaste experter att plöja igenom samtliga patent
på förstärkare utan vakuum. Av omkring 300
patent sållades så småningom ut ett tjugotal
såsom tänkbara i detta sammanhang, och dessa
tjugo provades ett efter ett i företagets
laboratorier. Men förstärkaren utan vakuum förblev
ett olöst problem till dess Bell Telephone
Laboratories för tre år sedan introducerade
transistorn.
Transistorn, eller halvledartrioden, är den tills
vidare sista länken i en utvecklingskedja, som
går tillbaka till de från äldre tiders
radioapparater kända kristalldetektorerna. På grund av sin
störningskänslighet och ojämnhet trängdes dessa
första halvledardioder undan, när man på
1920-talet började använda radiorören även som
likriktare, trots att halvledardioderna strängt taget
har en gynnsammare karakteristik.
Det var emellertid först sedan de
grundläggande teorierna för halvledarnas fysik hade
utarbetats under 1930-talet som man fick upp ögonen
för materialproblemen på detta område1"4. När så,
Bearbetning av föredrag i Svenska Elektroingenjörsföreningen den
2 februari 1951.
G21.314.63
under andra världskriget, utvecklingen av radar
krävde tillgång till detektorer, som kunde arbeta
vid högre frekvenser, och som hade större
känslighet än normala radiorör, då inriktade man
ansträngningarna målmedvetet på att framställa
förbättrade material för halvledardioder, för att
med dem ersätta vakuumdioderna.
Det är framförallt de utomordentligt
omfattande och grundliga amerikanska
undersökningarna2-3, som har bidragit till, att vi i dag har fått
en mycket detaljerad och klar bild av
halvledarnas struktur och funktion. De har också lärt oss
att bearbeta dessa till en tidigare oanad grad av
jämnhet och stabilitet. På köpet har vi fått
möjligheter att med dessa förädlade material
utveckla de helt nya element, som i dag särskilt
lockar vår fantasi, nämligen halvledartrioderna,
-tetroderna osv.
Teori för halvledare
Halvledarmaterialen skiljer sig från såväl
metaller som isolatorer med avseende på
ledningsförmågans storlek. Denna, som hos metallerna är
ca 105—10e ohm"1 cm"1, är för halvledarna ca
101—10~8 ohm"1 cm"1 och för isolatorer under 10"
ohm"1 cm"1. Mer typiskt är, att ledningsförmågan,
som hos metaller avtar med stigande temperatur,
hos halvledarna inom vissa temperaturintervall
ökar exponentiellt med temperaturen. Av största
praktiska betydelse är, att det i kontakten
mellan en metall och en halvledare spontant kan
utbildas ett elektriskt likriktande system.
För att förklara dessa halvledarmaterialens egenskaper
måste vi först erinra om de vedertagna atomistiska
betraktelsesätten, enligt vilka elektronerna kring en
atomkärna kan röra sig endast i bestämda energinivåer, åtskilda
av förbjudna nivåer. I en och samma tillåtna nivå kan det
aldrig samtidigt finnas mer än två elektroner, som då
måste ha olika spin, dvs. olika riktningar på rotationen
kring den egna axeln.
När atomerna sammansluter sig till ett kristallgitter,
påverkar de ömsesidigt varandras elektronhöljen, så att alla
de individuella energinivåerna hos de ingående atomerna
sammansätter sig till breda energiband, som är
gemensamma för bela kristallen.
Om nu det översta energiband, i vilket elektroner
normalt förekommer, inte är fullbesatt, har elektronerna
möjlighet att utväxla energi med omgivningen. Om ett
elektriskt fält anbringas, kan elektronernas rörelser avlänkas
i fältets riktning, så att man får en riktad ström.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
