Транзистор с точечным контактом был первым типом транзисторов , который был успешно продемонстрирован. Он был разработан учеными-исследователями Джоном Бардином и Уолтером Браттейном из Bell Laboratories в декабре 1947 года. [1] [2] Они работали в группе под руководством физика Уильяма Шокли . Группа вместе работала над экспериментами и теориями эффектов электрического поля в твердотельных материалах с целью заменить электронные лампы устройством меньшего размера, потребляющим меньше энергии.
Критический эксперимент, проведенный 16 декабря 1947 года, состоял из блока германия , полупроводника , с двумя очень близко расположенными золотыми контактами, прижатыми к нему пружиной. Браттейн прикрепил небольшую полоску золотой фольги к вершине пластикового треугольника — конфигурации, которая по сути представляет собой диод с точечным контактом . Затем он осторожно разрезал золото на кончике треугольника. В результате получились два электрически изолированных золотых контакта, расположенных очень близко друг к другу.
Кусок германия использовал поверхностный слой с избытком электронов . Когда электрический сигнал проходил через золотую фольгу, он вводил электронные дырки (точки, в которых отсутствуют электроны). Это создало тонкий слой с недостатком электронов.
Небольшой положительный ток , приложенный к одному из двух контактов, влиял на ток, протекавший между другим контактом и основанием, на котором был установлен германиевый блок. Фактически, небольшое изменение тока первого контакта вызывало большее изменение тока второго контакта; таким образом это был усилитель . Слаботочный входной контакт точечного транзистора является эмиттером, а выходной сильноточный — базой и коллектором. Это отличается от более позднего типа биполярного переходного транзистора , изобретенного в 1951 году, который работает так же, как транзисторы, работающие до сих пор: с малоточной входной клеммой в качестве базы и двумя сильноточными выходными клеммами в качестве эмиттера и коллектора.
Транзистор с точечным контактом был коммерциализирован и продан компанией Western Electric и другими компаниями, но в конечном итоге был заменен транзистором с биполярным переходом, который был проще в производстве и более надежен. Точечный транзистор продолжал производиться примерно до 1966 года, когда на рынке доминировал кремниевый планарный транзистор .
Хотя транзисторы с точечными контактами обычно работали нормально, когда металлические контакты просто располагались близко друг к другу на кристалле на основе германия, было желательно получить как можно более высокий коэффициент усиления по току α.
Чтобы получить более высокий коэффициент усиления по току α в точечном транзисторе, использовался короткий сильноточный импульс для изменения свойств точки контакта коллектора - метод, называемый «электрической формовкой». Обычно это делалось путем зарядки конденсатора определенной емкости до определенного напряжения, а затем его разрядки между коллекторным и базовым электродами. Формовка имела значительную частоту отказов, поэтому от многих коммерческих инкапсулированных транзисторов пришлось отказаться. Хотя эффекты формования были поняты эмпирически, точная физика процесса никогда не могла быть адекватно изучена, и поэтому не было разработано четкой теории, объясняющей его или дающей рекомендации по его улучшению.
В отличие от более поздних полупроводниковых приборов, точечный транзистор мог сделать любитель, начиная с германиевого точечного диода в качестве источника материала (можно было использовать даже сгоревший диод; и транзистор можно было переделать). формируется при повреждении, при необходимости несколько раз). [3]
Некоторые характеристики точечных транзисторов отличаются от более поздних переходных транзисторов: