ترانزيستور
ترانزيستور يك وسيله نيمه هادي است كه براي تقويت يا سوئيچ كردن سيگنال هاي الكتريكي و قدرت استفاده مي شود. ترانزيستور يكي از بلوك هاي اساسي ساختمان الكترونيك مدرن است. اين ماده از مواد نيمه هادي تشكيل شده است كه معمولاً داراي حداقل سه پايانه براي اتصال به يك مدار الكترونيكي است. يك منبع تغذيه دلتا ولتاژ يا جريان اعمال شده به يك جفت ترمينال ترانزيستور، جريان را از طريق يك جفت ترمينال ديگر كنترل مي كند. از آنجايي كه توان كنترل شده (خروجي) مي تواند بيشتر از توان كنترلي (ورودي) باشد، ترانزيستور مي تواند سيگنال را تقويت كند. برخي از ترانزيستورها به صورت جداگانه بسته بندي مي شوند، اما تعداد بيشتري از ترانزيستورها در مدارهاي مجتمع تعبيه شده اند.
فيزيكدان اتريش-مجارستاني جوليوس ادگار ليلينفلد مفهوم ترانزيستور اثر ميداني را در سال 1926 پيشنهاد كرد، اما در آن زمان امكان ساخت يك دستگاه كارآمد وجود نداشت.[2] اولين وسيله كاري كه ساخته شد يك ترانزيستور نقطه تماس بود كه در سال 1947 توسط فيزيكدانان آمريكايي جان باردين و والتر براتين در حالي كه زير نظر ويليام شاكلي در آزمايشگاه بل كار مي كردند اختراع شد. اين سه نفر جايزه نوبل فيزيك 1956 را به خاطر دستاوردهايشان به اشتراك گذاشتند.[3] پركاربردترين نوع ترانزيستور، ترانزيستور اثر ميداني فلز-اكسيد-نيمه هادي (MOSFET) است كه توسط محمد آتالا و داون كاهنگ در آزمايشگاه بل در سال 1959 اختراع شد.[4][5][6] ترانزيستورها عرصه الكترونيك را متحول كردند و راه را براي راديوها، ماشين حساب ها و كامپيوترهاي كوچكتر و ارزانتر هموار كردند.
اكثر ترانزيستورها از سيليكون بسيار خالص و برخي از ژرمانيوم ساخته مي شوند، اما برخي از مواد نيمه هادي ديگر نيز گاهي استفاده مي شوند. يك ترانزيستور ممكن است فقط يك نوع حامل شارژ داشته باشد، در يك ترانزيستور اثر ميداني، يا ممكن است دو نوع حامل بار در دستگاه هاي ترانزيستور پيوند دوقطبي داشته باشد. در مقايسه با لوله خلاء، ترانزيستورها به طور كلي كوچكتر هستند و براي كار به توان كمتري نياز دارند. برخي از لوله‌هاي خلاء نسبت به ترانزيستورها در فركانس‌هاي كاري بسيار بالا يا ولتاژهاي كاري بالا مزايايي دارند. بسياري از انواع ترانزيستورها با مشخصات استاندارد شده توسط چندين سازنده ساخته مي شوند.
تريود ترميونيك، يك لوله خلاء كه در سال 1907 اختراع شد، فناوري راديويي تقويت شده و تلفن از راه دور را فعال كرد. با اين حال، تريود يك دستگاه شكننده بود كه مقدار قابل توجهي انرژي مصرف مي كرد. در سال 1909، فيزيكدان ويليام اكلس، نوسانگر ديود كريستالي را كشف كرد.[7] فيزيكدان اتريش-مجارستاني جوليوس ادگار ليلينفلد در سال 1925 حق اختراعي را براي يك ترانزيستور اثر ميداني (FET) در كانادا به ثبت رساند، [8] كه قرار بود جايگزين حالت جامد براي ترايود باشد.[9][10] ليلينفلد همچنين در سالهاي 1926[11] و 1928 پتنتهاي مشابهي را در ايالات متحده ثبت كرد.[12][13] با اين حال، ليلينفلد هيچ مقاله تحقيقاتي در مورد دستگاه هاي خود منتشر نكرد و همچنين در حق ثبت اختراعات وي نمونه خاصي از نمونه اوليه كار ذكر نشده است. از آنجايي كه توليد مواد نيمه هادي با كيفيت بالا هنوز چندين دهه باقي مانده بود، ايده هاي تقويت كننده حالت جامد ليلينفلد در دهه هاي 1920 و 1930 كاربرد عملي پيدا نمي كرد، حتي اگر چنين دستگاهي ساخته شده بود.[14] در سال 1934، مخترع آلماني اسكار هيل، دستگاه مشابهي را در اروپا به ثبت رساند.[15]
ترانزيستورهاي دوقطبي
جان باردين، ويليام شاكلي و والتر براتين در آزمايشگاه هاي بل در سال 1948. آنها ترانزيستور تماس نقطه اي را در سال 1947 و ترانزيستور اتصال دوقطبي را در سال 1948 اختراع كردند.
يك كپي از اولين ترانزيستور كار، يك ترانزيستور نقطه تماس كه در سال 1947 اختراع شد.
اطلاعات بيشتر: ترانزيستور نقطه تماس و ترانزيستور اتصال دوقطبي
از 17 نوامبر 1947 تا 23 دسامبر 1947، جان باردين و والتر براتين در آزمايشگاه‌هاي بل AT&T در موري هيل، نيوجرسي، آزمايش‌هايي را انجام دادند و مشاهده كردند كه وقتي دو نقطه طلا به يك كريستال ژرمانيوم اعمال مي‌شود، سيگنالي توليد مي‌شود. با توان خروجي بيشتر از ورودي.[16] رهبر گروه فيزيك حالت جامد، ويليام شاكلي، پتانسيل اين موضوع را ديد و طي چند ماه آينده تلاش كرد تا دانش نيمه هادي ها را به ميزان زيادي گسترش دهد. اصطلاح ترانزيستور توسط جان آر. پيرس به عنوان انقباض اصطلاح transresistance ابداع شد.[17][18][19] به گفته ليليان هادسون و ويكي دايچ، نويسندگان بيوگرافي جان باردين، شاكلي پيشنهاد كرده بود كه اولين حق اختراع آزمايشگاه بل براي ترانزيستور بايد بر اساس اثر ميداني باشد و او به عنوان مخترع ناميده شود. با كشف حق ثبت اختراع ليلينفلد كه سال ها قبل در هاله اي از ابهام قرار گرفت، وكلاي آزمايشگاه بل با پيشنهاد شاكلي مخالفت كردند زيرا ايده ترانزيستور اثر ميداني كه از ميدان الكتريكي به عنوان "شبكه" استفاده مي كند، جديد نبود. در عوض، آنچه Bardeen، Brattain و Shockley در سال 1947 اختراع كردند، اولين ترانزيستور نقطه تماس بود.[14] در قدرداني از اين موفقيت، شاكلي، باردين و براتين به طور مشترك جايزه نوبل فيزيك 1956 را براي تحقيقات خود در مورد نيمه هادي ها و كشف اثر ترانزيستور دريافت كردند.[20][21]
تيم تحقيقاتي شاكلي در ابتدا با تلاش براي تعديل رسانايي يك نيمه هادي سعي در ساخت يك ترانزيستور اثر ميداني (FET) داشت، اما موفقيت آميز نبود، عمدتاً به دليل مشكلات در حالت هاي سطحي، پيوند آويزان، و مواد تركيبي ژرمانيوم و مس. . در طول تلاش براي درك دلايل مرموز پشت شكست آنها در ساخت يك FET كارآمد، اين امر آنها را در عوض به اختراع ترانزيستورهاي دوقطبي نقطه تماس و اتصال سوق داد.[22][23]
هربرت ماتاره در سال 1950. او به طور مستقل ترانزيستور تماس نقطه اي را در ژوئن 1948 اختراع كرد.
در سال 1948، ترانزيستور تماس نقطه اي به طور مستقل توسط فيزيكدانان آلماني هربرت ماتاره و هاينريش ولكر در حين كار در Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse، يك شركت تابعه Westinghouse واقع در پاريس، اختراع شد. Mataré تجربه قبلي در توسعه يكسو كننده هاي كريستالي از سيليكون و ژرمانيوم در تلاش رادار آلمان در طول جنگ جهاني دوم داشت. با استفاده از اين دانش، او تحقيق در مورد پديده "تداخل" را در سال 1947 آغاز كرد. در ژوئن 1948، ماتاره با مشاهده جريان هايي كه از طريق تماس هاي نقطه اي جريان مي يافت، نتايج ثابتي را با استفاده از نمونه هاي ژرمانيوم توليد شده توسط ولكر به دست آورد، مشابه آنچه باردين و براتين قبلاً در سال 2018 انجام داده بودند. دسامبر 1947. با درك اينكه دانشمندان آزمايشگاه بل قبلاً ترانزيستور را اختراع كرده بودند، شركت عجله كرد تا "انتقال" آن را براي استفاده تقويت شده در شبكه تلفن فرانسه توليد كند و اولين درخواست ثبت اختراع ترانزيستور خود را در 13 اوت 1948 ثبت كرد.[24] ][25][26]
اولين ترانزيستورهاي پيوند دوقطبي توسط ويليام شاكلي از آزمايشگاه هاي بل اختراع شد، كه در 26 ژوئن 1948 براي ثبت اختراع (2569347) درخواست داد. در 12 آوريل 1950، شيميدانان Bell Labs گوردون تيل و مورگان اسپاركس با موفقيت يك NPN jumplifying دوقطبي را توليد كردند. ترانزيستور ژرمانيوم آزمايشگاه بل كشف اين ترانزيستور "ساندويچ" جديد را در يك بيانيه مطبوعاتي در 4 ژوئيه 1951 اعلام كرده بود.[27][28]
ترانزيستور مانع سطحي فيلكو در سال 1953 ساخته و توليد شد
اولين ترانزيستور با فركانس بالا ترانزيستور ژرمانيومي مانع سطحي بود كه توسط فيلكو در سال 1953 توسعه يافت و قادر به كار در فركانس هاي تا 60 مگاهرتز بود.[29] اين ها با حكاكي فرورفتگي ها به يك ba ژرمانيوم نوع n ساخته شدند
هميشه اينطور بوده است كه فارغ التحصيلان رشته مهندسي تازه وارد كالج يا دانشگاه شده اند، شكاف هاي دانشي دارند كه فقط با تجربه دنياي واقعي پر مي شود. با اين حال، با رشد سريع فناوري، اين شكاف‌ها بيشتر مي‌شوند زيرا انتظار مي‌رود دوره‌ها زمينه بيشتري را پوشش دهند.
شايد وظيفه شركت‌هايي است كه در بريتانيا فعاليت مي‌كنند، به جاي ابراز تاسف از استانداردهاي ناموفق در آموزش، برنامه‌هاي آموزشي فارغ‌التحصيلان بيشتري را توسعه دهند تا اطمينان حاصل كنند كه تجربه‌اي كه نيروي مهندسي مستقر ما دارد به نسل جديد منتقل مي‌شود.
ديو براون، مدير فروش براي انتقال نيرو Brevini، توضيح مي دهد كه چگونه برنامه هاي آموزشي فارغ التحصيل مي تواند عملكرد فردي مهندسان اخيراً واجد شرايط را بهبود بخشد و در عين حال استانداردهاي مهندسي بريتانيا را در صحنه جهاني حفظ كند.
كار در يك رشته مهندسي مكانيك، شنيدن اظهار نظر مهندسان با تجربه در مورد بي‌تجربه بودن و عدم دانش فارغ‌التحصيلان اخير بسيار رايج است. احساس مي‌شود كه دوره‌ها مهارت‌هاي اساسي مانند خواندن و درك نقشه‌هاي فني، محاسبه ميزان تحمل، الزامات تكميل سطح يا انتخاب مواد را آموزش نمي‌دهند. اين فقدان دانش و مهارت در دنياي واقعي به اين معني است كه اغلب مهندسان فارغ التحصيل نمي توانند «به زمين بزنند» و براي تبديل آنها به كارمندان سودآور به آموزش هاي بيشتري نياز است.
با اين حال، به جاي مقصر دانستن فارغ التحصيلان يا سيستم آموزشي به دليل كاهش استانداردها، فكر مي كنم مهم است كه وقت بگذاريم و به زندگي اوليه خود نگاه كنيم و همچنين تغييراتي را كه در كل حرفه مهندسي ديده ايم در نظر بگيريم. در طول يك دهه گذشته يا بيشتر
در حالي كه برخي از فارغ التحصيلان مهندسي با يك برنامه شغلي خاص وارد دانشگاه مي شوند، در مورد خود من - و من معتقدم كه معمولاً اتفاق مي افتد - دانشجويان دوره كارشناسي ايده كمي دارند كه در نهايت در چه زمينه اي از مهندسي هستند. در برخي موارد حتي ممكن است مطمئن نباشند كه آيا آنها پس از فارغ التحصيلي اصلاً حرفه اي در رشته مهندسي خواهند داشت. من متوجه شدم كه در رشته مهندسي تحصيل مي كنم نه به اين دليل كه به طور خاص مي دانستم به چه شغلي اميدوار هستم وارد شوم، بلكه بيشتر به دليل علاقه عمومي و اين واقعيت است كه انتخاب هاي تحصيلي من، و به طور خاص نتايج A-Level من، بسيار مناسب يك مسير علمي يا مهندسي است. اين به اين معني بود كه من بر روي يك رشته خاص تمركز نكردم زيرا مي‌خواستم تا حد امكان دانش كافي داشته باشم.
با در نظر گرفتن اين موضوع، غيرممكن است كه از يك فارغ التحصيل انتظار داشته باشيم كه در حين تحصيل، تمام توجه خود را بر روي زيرمجموعه خاصي از مهارت ها متمركز كند، بلكه بايد تا حد امكان طيف وسيعي را مطالعه كند تا پس از فارغ التحصيلي، گزينه هايي را براي آنها فراهم كند. زماني كه دانشگاه را ترك كردم و براي انتقال نيرو برويني شروع به كار كردم، دانش محدودي از فناوري گيربكس و وينچ داشتم. من شك ندارم كه برخي از سوالات اوليه من باعث نگراني مافوق من در مورد آينده مهندسي بريتانيا شد.
از زماني كه فناوري CAD تقريباً جهاني شده است، 25 سال گذشته شاهد انقلابي در طراحي مهندسي بوده است. اكنون يك دانش‌آموز طراحي و فناوري معمولي مي‌تواند يك مدل سه‌بعدي را روي رايانه خود بسازد و سپس آن را روي چاپگر سه‌بعدي مدرسه چاپ كند. با ظهور فناوري‌هايي مانند اين، شگفت‌انگيز نيست كه فارغ‌التحصيلان مدرن زمان بيشتري را صرف توسعه مهارت‌هاي مبتني بر رايانه و كمتر بر روي مهارت‌هاي آنالوگ مي‌كنند.
من معتقدم كه اين مهاجرت از كاغذ به رايانه مي‌تواند تا حدي علت شكاف در درك تحمل‌ها و انتخاب مواد و غيره باشد، زيرا دانش‌آموزان مجبور نيستند آنها را مانند ما در نظر بگيرند - در عوض به برنامه‌هاي رايانه‌اي تكيه مي‌كنند كه آنها را به طور خودكار انجام مي‌دهند. با اين حال، آنچه كه ما به عنوان يك صنعت بايد بپذيريم، اين است كه هيچ مركز آموزشي با دور كردن برنامه درسي خود از فناوري هاي مدرن، اين خطر را ندارد كه منسوخ ديده شود. و همچنين آنها نبايد مسئوليت آموزش دانشجويان را در زمينه پيشرفت هاي مدرن مهندسي قرار دهند تا فارغ التحصيلان بتوانند در لبه هاي برتر وارد دنياي كار شوند. سپس اين مسئوليت ماست كه مهارت آنها را طوري شكل دهيم كه با الزامات شغلي كه به آنها مي دهيم مطابقت داشته باشد.
در Brevini نقطه قوت ما در بازار رويكرد فني است كه براي هر راه حلي كه مي فروشيم در پيش مي گيريم. ما فقط گيربكس نمي فروشيم. ما طراحي مشتري خود را درك مي كنيم، از رانندگان آنها قدرداني مي كنيم و براي ايجاد بهترين راه حل ممكن با مشاركت همكاري مي كنيم. اين نياز به درك كلي از مهندسي مكانيك دارد، بنابراين ما مي‌توانيم با مشتريان در هر صنعتي صحبت كنيم، اما همچنين دركي خاص و بسيار فني از چرخ دنده‌هايي داريم كه از هيچ فارغ‌التحصيلي انتظار نمي‌رود آن را داشته باشد. با اين حال، به‌جاي اينكه فارغ‌التحصيلان را به‌عنوان يك كار گمشده كنار بگذاريم، يك برنامه آموزشي ايجاد كرده‌ايم كه دانش ما را به سختي به دست آورده و در آينده كسب‌وكار سرمايه‌گذاري مي‌كند.
با توليد مواد آموزشي خود ما مي توانيم فارغ التحصيلان خود را در مورد مطالعات انتقال نيرو، توضيحات نسبت، طراحي دنده و دانش مهندسي و انتخاب گيربكس آموزش دهيم. اين آموزش به طور جهاني توسط همه كساني كه آن را تكميل كرده اند با استقبال خوبي مواجه شده است و ما اكنون مي توانيم به طور معمول فارغ التحصيل شويم
برچسب: ،
ادامه مطلب
