Hogyan lett a harminctonnás számítógépből zsebben is elférő darab?

1947. december 23-án mutatták be az amerikai Bell cég New York-i laboratóriumában a múlt század egyik legfontosabb találmánya, a tranzisztor első működőképes példányát.

A múlt század közepén még az elektroncső uralta az elektronikai ipart. A nagyméretű, sokat fogyasztó és csak foglalatban használható technológia azonban behatárolta a felhasználási lehetőséget, hordozható eszközökben való alkalmazásáról álmodni sem lehetett. Az első számítógép, az 1947-ben elektroncsövek felhasználásával készült Eniac harminc méter hosszú, három méter magas volt, és harminc tonnát nyomott, ráadásul a csöveket is állandóan cserélni kellett benne. Akkoriban merész jóslatnak számított, hogy „a jövőben a komputerek súlya másfél tonna alatt lehet”.

Az áttörést az Egyesült Államok legnagyobb privát kutatólaboratóriuma, a Bell Telephone Laboratories három kutató fizikusa, Walter Brattain, William B. Shockley és John Bardeen érte el, akik a negyvenes évek végén kezdtek a félvezetőkkel foglalkozni, hogy az elektroncsövek kiváltására alkalmas eszközt alkossanak.

Brattain 1947. december 16-án aranylemezt préselt germániumba, és amikor erre feszültséget kapcsolt, erősítést tapasztalt – a ma már hatalmasnak és ormótlannak tűnő konstrukcióban a műanyag keretre helyezett germániumlapkához nagyméretű aranyérintkezők kapcsolódtak. Viszont működött, és amikor egy zenei erősítőben az elektroncső helyébe építették, Brattain feljegyzése szerint 

a beszédhang határozott erősítését lehetett tapasztalni, a minőségben észrevehető változás nem történt. 

A találmányt egy héttel később, 1947. december 23-án mutatták be a laboratórium vezetőinek. A három tudós 1956-ban megkapta a fizikai Nobel-díjat „a félvezetőkkel kapcsolatos kutatásaiért és a tranzisztoreffektus felfedezéséért”.

Hordozhatóvá tette az elektronikát

Az új eszköznek ekkor még nem volt neve, a tranzisztor kifejezést (az angol transfer és resistor szó összevonásából, jelentése: átviteli ellenállás) a később az első kommunikációs műhold fejlesztését vezető mérnök kollégájuk, a tudományos-fantasztikus szerzőként is tevékenykedő John Pierce javasolta. A tranzisztort 1948. június 17-én szabadalmaztatták. Kezdetben érdektelenség övezte, ami csak azután változott meg, hogy 1951-ben megszületett a könnyebben gyártható és stabilabb rétegtranzisztor, amely az ötvenes évek végére szinte teljesen kiszorította az elektroncsöveket.

A kicsi, csekély hőtermelésű és energiafogyasztású, megbízható tranzisztorok kulcsszerepet játszottak a technika fejlődésében. Méretük egyre csökkent: az elsők közül néhány darab még megtöltött egy cipősdobozt, manapság több milliót tudnak összezsúfolni egy kis lapocskán. Az első tranzisztoros rádiót 1954-ben Amerikában kezdték árulni horribilis áron, a zsebrádiót 1957-ben a japán Sony dobta piacra. Ez volt az első rádió, amelyet tulajdonosa, ha elég nagy zsebe volt hozzá, akár zsebre is tehetett, és kivihetett a lakásból. Tranzisztort először 1958-ban építettek be számítógépbe, ma már minden kicsit is bonyolultabb berendezésben van belőle.

A hatvanas évek végétől az egyes tranzisztorokat felváltották az integrált áramkörök, amelyekben egy apró félvezető lapkán több tranzisztort, diódát és ellenállást alakítanak ki. A Sony már említett, hattranzisztoros rádióját 1989-ben hasonló méretben és külsővel újra elkészítették: ebben már 31 758 tranzisztorral egyenértékű integrált áramkör volt, teljesítménye, a hang minősége természetesen nem összehasonlítható az eredeti darabbal. Az integrált áramkörökön összezsúfolt tranzisztorok száma az 1965-ben megfogalmazott, mára a fizikai lehetőségek határára jutott Moore-törvény értelmében mintegy kétévente megkétszereződik, a mai legfejlettebb, három nanométeres csipgyártási technológiával negyedmilliárd tranzisztor fér el egy négyzetmilliméteren. Az Intel számítástechnikai cég becslése szerint 1960 és 2018 között 13 trilliárd (a trilliárd a 10 huszonegyedik hatványa, azaz az egyes után 21 nullát kell írni) készült a világban.

Érdekes elképzelni néhány mai, mindennap használt eszköz méretét akkor, ha tranzisztorok helyett elektroncsövekkel kellett volna megépíteni: egy mobiltelefon a Washington-emlékműnél is nagyobb lenne, egy hordozható számítógép központi tárolója pedig egy felhőkarcolóval vetekedne.

(MTI)