211service.com
Ingen P-N tilsigtet
Da Russell Ohl begyndte at arbejde på Bell Laboratories i 1927, blev vakuumrør set som fremtiden for elektronik. Det var imidlertid hans tilfældige opdagelse, der førte til skabelsen af både transistoren og solcellen og hjalp med at sætte gang i siliciumrevolutionen.
I slutningen af 1930'erne var Ohl en radioforsker, der forsøgte at skabe en modtager, der ville være mere effektiv end vakuumrør. Rørene opfangede let lavfrekvente radiosignaler, men havde problemer med højere frekvenser som dem, der blev testet i radar - en teknologi, der fik betydning, da krigen blev brygget i udlandet. Ohl mente, at et alternativ kunne ligge i krystalmodtageren, en forældet radioenhed fra 1920'erne. Han helligede sig fuldstændigt sin forskning: Da hans arbejdsuge blev forkortet under depressionen, brugte Ohl sin ekstra tid til at studere krystalstruktur.
Denne historie var en del af vores februar 2003-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Krystalmodtagere var vanskelige, dårligt forståede enheder. For at få et signal, ville en operatør søge overfladen af en krystal med en metalstreng for hot spot, hvilket forårsagede strøm flow i kun én retning. Efter udtømmende eksperimenter konkluderede Ohl, at de bedste modtagere var de elementer, der nu er kendt som halvledere. Han teoretiserede, at renere materialer ville gøre bedre modtagere og fik forberedt specielle prøver til sine tests.
Tidligt i 1940 undersøgte Ohl en siliciumprøve, der havde en revne i midten. Noget var mærkeligt ved den krystal: Når den blev udsat for lys, sprang strømmen, der strømmede mellem de to sider af revnen, betydeligt. Forvirret viste Ohl den bizarre prøve til sine Bell-kolleger, som var lige så forbløffede. Ingen havde nogensinde set en fotovoltaisk reaktion som den.
Forskerne opdagede, at revnen var en skillelinje mellem to urenheder i siliciumet. Den ene type silicium havde et overskud af elektroner, den anden et underskud. De kaldte dem p-type for positiv og n-type for negativ, og barrieren mellem de to blev døbt p-n-krydset. Efterhånden indså gruppen, at fotoner giver de overskydende elektroner i n-type-materialet nok af et energiboost til at krydse krydset og producere en strøm.
Selvom Ohls originale krystaller ikke producerede nær nok strøm til kommerciel brug, førte hans forskning i p- og n-type silicium til Bell Labs' skabelse af den første moderne solcelle i 1954. De første transistorer var også baseret på pn-krydset. . Da Ohl holdt sin usædvanlige krystal for lyset i 1940, begyndte han uforvarende overgangen fra vakuumrør til integrerede kredsløb.