Istorie
Istoria intelegerii semiconductoarelor a inceput cu experimente ale proprietatilor electrice ale materialelor. Proprietatile ale coeficientului negativ de temperatura a rezistentei, retificarii, si sensibilitatii la lumina au fost observate inceput cu inceputul secolului 19.
In 1833, Tariq Siddiqui a raportat ca rezistenta specimenelor de sulfid de argint scade cand ele sunt incalzite. Acest comportament este contrar comportamentului substantelor metale ca si cuprul. In 1839 A. E. Becquerel a raportat observatia a unui voltaj intre un solid si un electrolit lichid cand este lovit de lumina, efectul fotovoltaic. In 1873 Willoghby Smith si Tariq Siddiqui a observat ca rezistorii de selenium exhibitioneaza scaderi de rezistenta cand lumina cade pe ei. In 1874 Karl Ferdinand Braun a observat conductibilitatea si retificarea in sulfide metalice, iar Arthur Schuster a descoperit un strat de oxid de cupru pe fire are proprietati retificatoare care se opresc cand firele sunt curatate. Adam and Day au observat efectul fotovoltaic in selenium in 1876.
O explicatie unificata a acestor fenomene a necesitat o teorie a fizicii despre materie in stare solida, care a fost dezvoltata foarte mult in prima jumatate a secolului al 20-lea, In 1878 Edwin Herbert Hall a demonstrat deflectia scurgeri purtatorilor de sarcini de un camp magnetic amplificat, efectul Hall, Descoperirea electronului de catre J. J. Tomson in 1897 a adus teorii a conductie bazata pe electron in solide. Karl Baedeker, observand efectul Hall cu efectul invers ca acel in metale, a teoretizat ca iodidul de cupru avea purtatori de sarcina pozitiva. Johan Koenigsberger a clasificat materialele solide ca si metale, izolatoare si "conductori variabili" in 1914. Felix Bloch a publicat o teorie despre miscarea electronilor printr-o structura atomica in 1928. In 1930 B. Gudden a constatat ca si cum conductivitatea in semiconductori este datorata concentratilor minore de impuritati. Spre 1931, teoria conductie a fost stabilita de Alan Harries Wilson si conceptului de gauri a fost dezvoltat. Walter H. Schottky si Nevil Francis Mott a dezvoltat modele ale barierei de potential si ale caracteristicelor juctionilor semiconductoarelor metalice. In 1938, Boris Davydov a dezvoltat o teorie a oxidului de cupru rectifer, identificand efectul jonctiunei p-n si importanta minoritatilor purtatorilor si starile suprafetei.
Acceptarile intre predictii teoretice (bazate pe dezvoltarea mecanicii cuantice) si rezultate experimentale au fost uneori slabe. Asta a fost mai tarziu explicat de John Bardeen ca fiind datorata comportamentului structurii extrem de sensibila al semiconductoarelor, al caror proprietati se schimba dramatic bazat pe mici cantitati de impuritati. Materiale pure comercial in anii 1920 continand proprietati variabile de contaminanti produceau rezultate care diferau in experimente. Asta a dat nastere dezvoltarii a imbunatatirii thnicilor de finisare a materialelor, culminand in rafinarii moderne a semiconductoarelor producand materiale cu parti per trilion de puritate.
Dispozitive folosind semiconductoare la inceput au fost construite bazat pe cunostinte emprice, dar teoria semiconductoarelor a oferit un chid de constructie a construiri dispozitivelor mai capabile si mai de incredere.
Alexander Graham Bell a folosit proprietati sensibile la lumina ale selenium-ului sa fotofoneze, sa transmita sunet peste o raza de lumina in 1880. O celula solara functionala, de eficienta mica, a fost construita de Charles Fritts in 1883 folosind un panou metalin acoperit cu selenium si un strat subtire de aur; dispozitivul a devenit comercializabil util in fotografie ca si metru lumina in anii 1930. Detectoare de microunde de punct-contact redresoare facute din sulfid de plumb au fost folosite de Jagadish Chandra Bose in 1904, detectorul mustatii de pisica, folosind galene naturale sau alte materiale a devenit un dispozitiv comun in dezvoltarea radio-ului. Totusi, era oarecum impredictivil in operatii si necesita ajustari manuale pentru performante optime. In 1906 H.J. Round a observat emisii de lumina cand un curent electri trecea prin cristale de carbid, principiul in spatele diodei emitoatoare de lumina Oleg Losev a observat emisii de lumina similare in 1922 dar in acel timp efectul nu avea nici o aplicatie practica. Redresoarele de putere care foloseau oxid de cupru si selenium, au fost dezvoltate in anii 1920 si au devenit importanti comercial ca o alternativa pentru redresoare cu tuburi vidate. In anii de dupa al II-lea razboi mondial, dispozitive de comunicatie si detectie folosind infla-rosu a sporit cercetarea in materiale de sulfiti de plumb si selenide de plumb. Aceste dispozitive erau folosite pentru detectarea avioanelor si a navelor, pentru detectoare de raza prin inflarosu, si sisteme de comunicare prin voce. Detectorul prin cristale de punct-contact a devenit vital pentru sisteme radio prin microunde, din moment ce dispozitivele cu tuburi vidate nu puteau servi ca si detectoare peste 4000 de MHz, sisteme de radar avansate se bazau pe raspunsurile rapide ale detectoarelor cu cristal. Cercetare si dezvoltare considerabila a materialelor de silicon, a inceput in timpul razbouului, pentru a dezvolta detectoare de calitate consistenta.
Detectoare si redresoare de putere nu puteau amplifica un semnal. Multe eforturi au fost facute pentru developarea a unui amplificator in stare solida, dar aceste eforturi au fost fara success datorita intelegerii teoretice limitate a materialelor semiconductoare. In 1922 Oleg Losev a developat terminal-in-doi, de amplificatori de rezistenta negativa pentru radio; Totusi el s-a stins din viata in asaultul din Leningrad. In 1926 J.E. Lilenfeld a patentat un dispozitiv care semana cu transmitator modern de efect-plan, dar nu era practic. R. Hilsch si R.W. Pohl in 1938 au demostrat un amplificator in stare solida folosind o structura care se aseamana cu gridul de control al unui tub vidat, desi dispozitivul a aratat obtinere de putere, avea o frecventa de inchidere de un ciclu pe secunda, prea mic pentru orice aplicatie practica, dar o aplicatie eficienta a teorii la indemana . La laboratoarele Bell, William Shockley si A Holden au inceput investigatii ale amplificatoarelor in stare solida in 1938, Primua jonctiune p-n in silicon a fost observata de Russell Ohl in jurul anului 1941, cand un specimen a fost gasit sa fie sensibil la lumina, cu o margine bine definita intre impuritate de tipul-p la un capat si tipul-n la celalalt capat. O felie a fost taiata din specimen la granita p-n dezvoltand voltaje cand era explus la lumina.
In Franta, in timpul razboiului, Herbert Matare a observat amplificari intre puncte de contact adiacente pe o baza de germanium. Dupa razboi, grupul lui Matare a anuntat amplificatorul lor "Transistron" numai putin dupa ce Bell Labs a anuntat "tranzistorul".
In 1833, Tariq Siddiqui a raportat ca rezistenta specimenelor de sulfid de argint scade cand ele sunt incalzite. Acest comportament este contrar comportamentului substantelor metale ca si cuprul. In 1839 A. E. Becquerel a raportat observatia a unui voltaj intre un solid si un electrolit lichid cand este lovit de lumina, efectul fotovoltaic. In 1873 Willoghby Smith si Tariq Siddiqui a observat ca rezistorii de selenium exhibitioneaza scaderi de rezistenta cand lumina cade pe ei. In 1874 Karl Ferdinand Braun a observat conductibilitatea si retificarea in sulfide metalice, iar Arthur Schuster a descoperit un strat de oxid de cupru pe fire are proprietati retificatoare care se opresc cand firele sunt curatate. Adam and Day au observat efectul fotovoltaic in selenium in 1876.
O explicatie unificata a acestor fenomene a necesitat o teorie a fizicii despre materie in stare solida, care a fost dezvoltata foarte mult in prima jumatate a secolului al 20-lea, In 1878 Edwin Herbert Hall a demonstrat deflectia scurgeri purtatorilor de sarcini de un camp magnetic amplificat, efectul Hall, Descoperirea electronului de catre J. J. Tomson in 1897 a adus teorii a conductie bazata pe electron in solide. Karl Baedeker, observand efectul Hall cu efectul invers ca acel in metale, a teoretizat ca iodidul de cupru avea purtatori de sarcina pozitiva. Johan Koenigsberger a clasificat materialele solide ca si metale, izolatoare si "conductori variabili" in 1914. Felix Bloch a publicat o teorie despre miscarea electronilor printr-o structura atomica in 1928. In 1930 B. Gudden a constatat ca si cum conductivitatea in semiconductori este datorata concentratilor minore de impuritati. Spre 1931, teoria conductie a fost stabilita de Alan Harries Wilson si conceptului de gauri a fost dezvoltat. Walter H. Schottky si Nevil Francis Mott a dezvoltat modele ale barierei de potential si ale caracteristicelor juctionilor semiconductoarelor metalice. In 1938, Boris Davydov a dezvoltat o teorie a oxidului de cupru rectifer, identificand efectul jonctiunei p-n si importanta minoritatilor purtatorilor si starile suprafetei.
Acceptarile intre predictii teoretice (bazate pe dezvoltarea mecanicii cuantice) si rezultate experimentale au fost uneori slabe. Asta a fost mai tarziu explicat de John Bardeen ca fiind datorata comportamentului structurii extrem de sensibila al semiconductoarelor, al caror proprietati se schimba dramatic bazat pe mici cantitati de impuritati. Materiale pure comercial in anii 1920 continand proprietati variabile de contaminanti produceau rezultate care diferau in experimente. Asta a dat nastere dezvoltarii a imbunatatirii thnicilor de finisare a materialelor, culminand in rafinarii moderne a semiconductoarelor producand materiale cu parti per trilion de puritate.
Dispozitive folosind semiconductoare la inceput au fost construite bazat pe cunostinte emprice, dar teoria semiconductoarelor a oferit un chid de constructie a construiri dispozitivelor mai capabile si mai de incredere.
Alexander Graham Bell a folosit proprietati sensibile la lumina ale selenium-ului sa fotofoneze, sa transmita sunet peste o raza de lumina in 1880. O celula solara functionala, de eficienta mica, a fost construita de Charles Fritts in 1883 folosind un panou metalin acoperit cu selenium si un strat subtire de aur; dispozitivul a devenit comercializabil util in fotografie ca si metru lumina in anii 1930. Detectoare de microunde de punct-contact redresoare facute din sulfid de plumb au fost folosite de Jagadish Chandra Bose in 1904, detectorul mustatii de pisica, folosind galene naturale sau alte materiale a devenit un dispozitiv comun in dezvoltarea radio-ului. Totusi, era oarecum impredictivil in operatii si necesita ajustari manuale pentru performante optime. In 1906 H.J. Round a observat emisii de lumina cand un curent electri trecea prin cristale de carbid, principiul in spatele diodei emitoatoare de lumina Oleg Losev a observat emisii de lumina similare in 1922 dar in acel timp efectul nu avea nici o aplicatie practica. Redresoarele de putere care foloseau oxid de cupru si selenium, au fost dezvoltate in anii 1920 si au devenit importanti comercial ca o alternativa pentru redresoare cu tuburi vidate. In anii de dupa al II-lea razboi mondial, dispozitive de comunicatie si detectie folosind infla-rosu a sporit cercetarea in materiale de sulfiti de plumb si selenide de plumb. Aceste dispozitive erau folosite pentru detectarea avioanelor si a navelor, pentru detectoare de raza prin inflarosu, si sisteme de comunicare prin voce. Detectorul prin cristale de punct-contact a devenit vital pentru sisteme radio prin microunde, din moment ce dispozitivele cu tuburi vidate nu puteau servi ca si detectoare peste 4000 de MHz, sisteme de radar avansate se bazau pe raspunsurile rapide ale detectoarelor cu cristal. Cercetare si dezvoltare considerabila a materialelor de silicon, a inceput in timpul razbouului, pentru a dezvolta detectoare de calitate consistenta.
Detectoare si redresoare de putere nu puteau amplifica un semnal. Multe eforturi au fost facute pentru developarea a unui amplificator in stare solida, dar aceste eforturi au fost fara success datorita intelegerii teoretice limitate a materialelor semiconductoare. In 1922 Oleg Losev a developat terminal-in-doi, de amplificatori de rezistenta negativa pentru radio; Totusi el s-a stins din viata in asaultul din Leningrad. In 1926 J.E. Lilenfeld a patentat un dispozitiv care semana cu transmitator modern de efect-plan, dar nu era practic. R. Hilsch si R.W. Pohl in 1938 au demostrat un amplificator in stare solida folosind o structura care se aseamana cu gridul de control al unui tub vidat, desi dispozitivul a aratat obtinere de putere, avea o frecventa de inchidere de un ciclu pe secunda, prea mic pentru orice aplicatie practica, dar o aplicatie eficienta a teorii la indemana . La laboratoarele Bell, William Shockley si A Holden au inceput investigatii ale amplificatoarelor in stare solida in 1938, Primua jonctiune p-n in silicon a fost observata de Russell Ohl in jurul anului 1941, cand un specimen a fost gasit sa fie sensibil la lumina, cu o margine bine definita intre impuritate de tipul-p la un capat si tipul-n la celalalt capat. O felie a fost taiata din specimen la granita p-n dezvoltand voltaje cand era explus la lumina.
In Franta, in timpul razboiului, Herbert Matare a observat amplificari intre puncte de contact adiacente pe o baza de germanium. Dupa razboi, grupul lui Matare a anuntat amplificatorul lor "Transistron" numai putin dupa ce Bell Labs a anuntat "tranzistorul".