صتعت

ترانزیستور یک وسیله نیمه هادی است که برای تقویت یا سوئیچ کردن سیگنال های الکتریکی و قدرت استفاده می شود. ترانزیستور یکی از بلوک های اساسی ساختمان الکترونیک مدرن است. این ماده از مواد نیمه هادی تشکیل شده است که معمولاً دارای حداقل سه پایانه برای اتصال به یک مدار الکترونیکی است. یک منبع تغذیه دلتا ولتاژ یا جریان اعمال شده به یک جفت ترمینال ترانزیستور، جریان را از طریق یک جفت ترمینال دیگر کنترل می کند. از آنجایی که توان کنترل شده (خروجی) می تواند بیشتر از توان کنترلی (ورودی) باشد، ترانزیستور می تواند سیگنال را تقویت کند. برخی از ترانزیستورها به صورت جداگانه بسته بندی می شوند، اما تعداد بیشتری از ترانزیستورها در مدارهای مجتمع تعبیه شده اند.

فیزیکدان اتریش-مجارستانی جولیوس ادگار لیلینفلد مفهوم ترانزیستور اثر میدانی را در سال 1926 پیشنهاد کرد، اما در آن زمان امکان ساخت یک دستگاه کارآمد وجود نداشت.[2] اولین وسیله کاری که ساخته شد یک ترانزیستور نقطه تماس بود که در سال 1947 توسط فیزیکدانان آمریکایی جان باردین و والتر براتین در حالی که زیر نظر ویلیام شاکلی در آزمایشگاه بل کار می کردند اختراع شد. این سه نفر جایزه نوبل فیزیک 1956 را به خاطر دستاوردهایشان به اشتراک گذاشتند.[3] پرکاربردترین نوع ترانزیستور، ترانزیستور اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی (MOSFET) است که توسط محمد آتالا و داون کاهنگ در آزمایشگاه بل در سال 1959 اختراع شد.[4][5][6] ترانزیستورها عرصه الکترونیک را متحول کردند و راه را برای رادیوها، ماشین حساب ها و کامپیوترهای کوچکتر و ارزانتر هموار کردند.

اکثر ترانزیستورها از سیلیکون بسیار خالص و برخی از ژرمانیوم ساخته می شوند، اما برخی از مواد نیمه هادی دیگر نیز گاهی استفاده می شوند. یک ترانزیستور ممکن است فقط یک نوع حامل شارژ داشته باشد، در یک ترانزیستور اثر میدانی، یا ممکن است دو نوع حامل بار در دستگاه های ترانزیستور پیوند دوقطبی داشته باشد. در مقایسه با لوله خلاء، ترانزیستورها به طور کلی کوچکتر هستند و برای کار به توان کمتری نیاز دارند. برخی از لوله‌های خلاء نسبت به ترانزیستورها در فرکانس‌های کاری بسیار بالا یا ولتاژهای کاری بالا مزایایی دارند. بسیاری از انواع ترانزیستورها با مشخصات استاندارد شده توسط چندین سازنده ساخته می شوند.

تریود ترمیونیک، یک لوله خلاء که در سال 1907 اختراع شد، فناوری رادیویی تقویت شده و تلفن از راه دور را فعال کرد. با این حال، تریود یک دستگاه شکننده بود که مقدار قابل توجهی انرژی مصرف می کرد. در سال 1909، فیزیکدان ویلیام اکلس، نوسانگر دیود کریستالی را کشف کرد.[7] فیزیکدان اتریش-مجارستانی جولیوس ادگار لیلینفلد در سال 1925 حق اختراعی را برای یک ترانزیستور اثر میدانی (FET) در کانادا به ثبت رساند، [8] که قرار بود جایگزین حالت جامد برای ترایود باشد.[9][10] لیلینفلد همچنین در سالهای 1926[11] و 1928 پتنتهای مشابهی را در ایالات متحده ثبت کرد.[12][13] با این حال، لیلینفلد هیچ مقاله تحقیقاتی در مورد دستگاه های خود منتشر نکرد و همچنین در حق ثبت اختراعات وی نمونه خاصی از نمونه اولیه کار ذکر نشده است. از آنجایی که تولید مواد نیمه هادی با کیفیت بالا هنوز چندین دهه باقی مانده بود، ایده های تقویت کننده حالت جامد لیلینفلد در دهه های 1920 و 1930 کاربرد عملی پیدا نمی کرد، حتی اگر چنین دستگاهی ساخته شده بود.[14] در سال 1934، مخترع آلمانی اسکار هیل، دستگاه مشابهی را در اروپا به ثبت رساند.[15]

ترانزیستورهای دوقطبی

جان باردین، ویلیام شاکلی و والتر براتین در آزمایشگاه های بل در سال 1948. آنها ترانزیستور تماس نقطه ای را در سال 1947 و ترانزیستور اتصال دوقطبی را در سال 1948 اختراع کردند.

یک کپی از اولین ترانزیستور کار، یک ترانزیستور نقطه تماس که در سال 1947 اختراع شد.
اطلاعات بیشتر: ترانزیستور نقطه تماس و ترانزیستور اتصال دوقطبی
از 17 نوامبر 1947 تا 23 دسامبر 1947، جان باردین و والتر براتین در آزمایشگاه‌های بل AT&T در موری هیل، نیوجرسی، آزمایش‌هایی را انجام دادند و مشاهده کردند که وقتی دو نقطه طلا به یک کریستال ژرمانیوم اعمال می‌شود، سیگنالی تولید می‌شود. با توان خروجی بیشتر از ورودی.[16] رهبر گروه فیزیک حالت جامد، ویلیام شاکلی، پتانسیل این موضوع را دید و طی چند ماه آینده تلاش کرد تا دانش نیمه هادی ها را به میزان زیادی گسترش دهد. اصطلاح ترانزیستور توسط جان آر. پیرس به عنوان انقباض اصطلاح transresistance ابداع شد.[17][18][19] به گفته لیلیان هادسون و ویکی دایچ، نویسندگان بیوگرافی جان باردین، شاکلی پیشنهاد کرده بود که اولین حق اختراع آزمایشگاه بل برای ترانزیستور باید بر اساس اثر میدانی باشد و او به عنوان مخترع نامیده شود. با کشف حق ثبت اختراع لیلینفلد که سال ها قبل در هاله ای از ابهام قرار گرفت، وکلای آزمایشگاه بل با پیشنهاد شاکلی مخالفت کردند زیرا ایده ترانزیستور اثر میدانی که از میدان الکتریکی به عنوان "شبکه" استفاده می کند، جدید نبود. در عوض، آنچه Bardeen، Brattain و Shockley در سال 1947 اختراع کردند، اولین ترانزیستور نقطه تماس بود.[14] در قدردانی از این موفقیت، شاکلی، باردین و براتین به طور مشترک جایزه نوبل فیزیک 1956 را برای تحقیقات خود در مورد نیمه هادی ها و کشف اثر ترانزیستور دریافت کردند.[20][21]

تیم تحقیقاتی شاکلی در ابتدا با تلاش برای تعدیل رسانایی یک نیمه هادی سعی در ساخت یک ترانزیستور اثر میدانی (FET) داشت، اما موفقیت آمیز نبود، عمدتاً به دلیل مشکلات در حالت های سطحی، پیوند آویزان، و مواد ترکیبی ژرمانیوم و مس. . در طول تلاش برای درک دلایل مرموز پشت شکست آنها در ساخت یک FET کارآمد، این امر آنها را در عوض به اختراع ترانزیستورهای دوقطبی نقطه تماس و اتصال سوق داد.[22][23]

هربرت ماتاره در سال 1950. او به طور مستقل ترانزیستور تماس نقطه ای را در ژوئن 1948 اختراع کرد.
در سال 1948، ترانزیستور تماس نقطه ای به طور مستقل توسط فیزیکدانان آلمانی هربرت ماتاره و هاینریش ولکر در حین کار در Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse، یک شرکت تابعه Westinghouse واقع در پاریس، اختراع شد. Mataré تجربه قبلی در توسعه یکسو کننده های کریستالی از سیلیکون و ژرمانیوم در تلاش رادار آلمان در طول جنگ جهانی دوم داشت. با استفاده از این دانش، او تحقیق در مورد پدیده "تداخل" را در سال 1947 آغاز کرد. در ژوئن 1948، ماتاره با مشاهده جریان هایی که از طریق تماس های نقطه ای جریان می یافت، نتایج ثابتی را با استفاده از نمونه های ژرمانیوم تولید شده توسط ولکر به دست آورد، مشابه آنچه باردین و براتین قبلاً در سال 2018 انجام داده بودند. دسامبر 1947. با درک اینکه دانشمندان آزمایشگاه بل قبلاً ترانزیستور را اختراع کرده بودند، شرکت عجله کرد تا "انتقال" آن را برای استفاده تقویت شده در شبکه تلفن فرانسه تولید کند و اولین درخواست ثبت اختراع ترانزیستور خود را در 13 اوت 1948 ثبت کرد.[24] ][25][26]

اولین ترانزیستورهای پیوند دوقطبی توسط ویلیام شاکلی از آزمایشگاه های بل اختراع شد، که در 26 ژوئن 1948 برای ثبت اختراع (2569347) درخواست داد. در 12 آوریل 1950، شیمیدانان Bell Labs گوردون تیل و مورگان اسپارکس با موفقیت یک NPN jumplifying دوقطبی را تولید کردند. ترانزیستور ژرمانیوم آزمایشگاه بل کشف این ترانزیستور "ساندویچ" جدید را در یک بیانیه مطبوعاتی در 4 ژوئیه 1951 اعلام کرده بود.[27][28]

ترانزیستور مانع سطحی فیلکو در سال 1953 ساخته و تولید شد
اولین ترانزیستور با فرکانس بالا ترانزیستور ژرمانیومی مانع سطحی بود که توسط فیلکو در سال 1953 توسعه یافت و قادر به کار در فرکانس های تا 60 مگاهرتز بود.[29] این ها با حکاکی فرورفتگی ها به یک ba ژرمانیوم نوع n ساخته شدند

همیشه اینطور بوده است که فارغ التحصیلان رشته مهندسی تازه وارد کالج یا دانشگاه شده اند، شکاف های دانشی دارند که فقط با تجربه دنیای واقعی پر می شود. با این حال، با رشد سریع فناوری، این شکاف‌ها بیشتر می‌شوند زیرا انتظار می‌رود دوره‌ها زمینه بیشتری را پوشش دهند.

شاید وظیفه شرکت‌هایی است که در بریتانیا فعالیت می‌کنند، به جای ابراز تاسف از استانداردهای ناموفق در آموزش، برنامه‌های آموزشی فارغ‌التحصیلان بیشتری را توسعه دهند تا اطمینان حاصل کنند که تجربه‌ای که نیروی مهندسی مستقر ما دارد به نسل جدید منتقل می‌شود.

دیو براون، مدیر فروش برای انتقال نیرو Brevini، توضیح می دهد که چگونه برنامه های آموزشی فارغ التحصیل می تواند عملکرد فردی مهندسان اخیراً واجد شرایط را بهبود بخشد و در عین حال استانداردهای مهندسی بریتانیا را در صحنه جهانی حفظ کند.

کار در یک رشته مهندسی مکانیک، شنیدن اظهار نظر مهندسان با تجربه در مورد بی‌تجربه بودن و عدم دانش فارغ‌التحصیلان اخیر بسیار رایج است. احساس می‌شود که دوره‌ها مهارت‌های اساسی مانند خواندن و درک نقشه‌های فنی، محاسبه میزان تحمل، الزامات تکمیل سطح یا انتخاب مواد را آموزش نمی‌دهند. این فقدان دانش و مهارت در دنیای واقعی به این معنی است که اغلب مهندسان فارغ التحصیل نمی توانند «به زمین بزنند» و برای تبدیل آنها به کارمندان سودآور به آموزش های بیشتری نیاز است.

با این حال، به جای مقصر دانستن فارغ التحصیلان یا سیستم آموزشی به دلیل کاهش استانداردها، فکر می کنم مهم است که وقت بگذاریم و به زندگی اولیه خود نگاه کنیم و همچنین تغییراتی را که در کل حرفه مهندسی دیده ایم در نظر بگیریم. در طول یک دهه گذشته یا بیشتر

در حالی که برخی از فارغ التحصیلان مهندسی با یک برنامه شغلی خاص وارد دانشگاه می شوند، در مورد خود من - و من معتقدم که معمولاً اتفاق می افتد - دانشجویان دوره کارشناسی ایده کمی دارند که در نهایت در چه زمینه ای از مهندسی هستند. در برخی موارد حتی ممکن است مطمئن نباشند که آیا آنها پس از فارغ التحصیلی اصلاً حرفه ای در رشته مهندسی خواهند داشت. من متوجه شدم که در رشته مهندسی تحصیل می کنم نه به این دلیل که به طور خاص می دانستم به چه شغلی امیدوار هستم وارد شوم، بلکه بیشتر به دلیل علاقه عمومی و این واقعیت است که انتخاب های تحصیلی من، و به طور خاص نتایج A-Level من، بسیار مناسب یک مسیر علمی یا مهندسی است. این به این معنی بود که من بر روی یک رشته خاص تمرکز نکردم زیرا می‌خواستم تا حد امکان دانش کافی داشته باشم.

با در نظر گرفتن این موضوع، غیرممکن است که از یک فارغ التحصیل انتظار داشته باشیم که در حین تحصیل، تمام توجه خود را بر روی زیرمجموعه خاصی از مهارت ها متمرکز کند، بلکه باید تا حد امکان طیف وسیعی را مطالعه کند تا پس از فارغ التحصیلی، گزینه هایی را برای آنها فراهم کند. زمانی که دانشگاه را ترک کردم و برای انتقال نیرو بروینی شروع به کار کردم، دانش محدودی از فناوری گیربکس و وینچ داشتم. من شک ندارم که برخی از سوالات اولیه من باعث نگرانی مافوق من در مورد آینده مهندسی بریتانیا شد.

از زمانی که فناوری CAD تقریباً جهانی شده است، 25 سال گذشته شاهد انقلابی در طراحی مهندسی بوده است. اکنون یک دانش‌آموز طراحی و فناوری معمولی می‌تواند یک مدل سه‌بعدی را روی رایانه خود بسازد و سپس آن را روی چاپگر سه‌بعدی مدرسه چاپ کند. با ظهور فناوری‌هایی مانند این، شگفت‌انگیز نیست که فارغ‌التحصیلان مدرن زمان بیشتری را صرف توسعه مهارت‌های مبتنی بر رایانه و کمتر بر روی مهارت‌های آنالوگ می‌کنند.

من معتقدم که این مهاجرت از کاغذ به رایانه می‌تواند تا حدی علت شکاف در درک تحمل‌ها و انتخاب مواد و غیره باشد، زیرا دانش‌آموزان مجبور نیستند آنها را مانند ما در نظر بگیرند - در عوض به برنامه‌های رایانه‌ای تکیه می‌کنند که آنها را به طور خودکار انجام می‌دهند. با این حال، آنچه که ما به عنوان یک صنعت باید بپذیریم، این است که هیچ مرکز آموزشی با دور کردن برنامه درسی خود از فناوری های مدرن، این خطر را ندارد که منسوخ دیده شود. و همچنین آنها نباید مسئولیت آموزش دانشجویان را در زمینه پیشرفت های مدرن مهندسی قرار دهند تا فارغ التحصیلان بتوانند در لبه های برتر وارد دنیای کار شوند. سپس این مسئولیت ماست که مهارت آنها را طوری شکل دهیم که با الزامات شغلی که به آنها می دهیم مطابقت داشته باشد.

در Brevini نقطه قوت ما در بازار رویکرد فنی است که برای هر راه حلی که می فروشیم در پیش می گیریم. ما فقط گیربکس نمی فروشیم. ما طراحی مشتری خود را درک می کنیم، از رانندگان آنها قدردانی می کنیم و برای ایجاد بهترین راه حل ممکن با مشارکت همکاری می کنیم. این نیاز به درک کلی از مهندسی مکانیک دارد، بنابراین ما می‌توانیم با مشتریان در هر صنعتی صحبت کنیم، اما همچنین درکی خاص و بسیار فنی از چرخ دنده‌هایی داریم که از هیچ فارغ‌التحصیلی انتظار نمی‌رود آن را داشته باشد. با این حال، به‌جای اینکه فارغ‌التحصیلان را به‌عنوان یک کار گمشده کنار بگذاریم، یک برنامه آموزشی ایجاد کرده‌ایم که دانش ما را به سختی به دست آورده و در آینده کسب‌وکار سرمایه‌گذاری می‌کند.

با تولید مواد آموزشی خود ما می توانیم فارغ التحصیلان خود را در مورد مطالعات انتقال نیرو، توضیحات نسبت، طراحی دنده و دانش مهندسی و انتخاب گیربکس آموزش دهیم. این آموزش به طور جهانی توسط همه کسانی که آن را تکمیل کرده اند با استقبال خوبی مواجه شده است و ما اکنون می توانیم به طور معمول فارغ التحصیل شویم