Створення засобів сучасної цифрової техніки базується на один винахід - транзисторі, основний принцип роботи якого був відкритий двічі, понад півстоліття тому. І за 50 років використання транзисторів у них не з'явилося серйозних конкурентів. Хто ж був першовідкривачем фізичного явища, покладеного в основу роботи транзистора? Щоб відповісти на це питання, розкриємо "біла пляма" в розвитку інформаційних технологій в Україні - розповімо про діяльність видатного українського фізика Вадима Євгеновича Лашкарьова.
біографія:
Лашкарьов Вадим Євгенович.
1956 рік. У Стокгольмському концертом залі три американських вчених Джон Бардін, Вільям Шоклі і Уолтер Браттейн отримують Нобелівську премію «за дослідження напівпровідників і відкриття транзисторного ефекту» - справжній прорив в галузі фізики. Відтепер їх імена назавжди вписані у світову науку. Але більш ніж за 15 років до цього, на початку 1941 року молодий український вчений Вадим Лашкарьов експериментально виявив і описав у своїй статті фізичне явище, яке, як виявилося, згодом отримало назву p-n перехід (p-positive, n-negative). Він же в своїй статті розкрив і механізм інжекції - найважливішого явища, на основі якого діють напівпровідникові діоди і транзистори.
Прорив стався в 1951 році, коли Вільям Шоклі створив свій надійніший площинний транзистор npn типу, який складався з трьох шарів германію n, p і n типу, загальною товщиною 1 см. Уже через кілька років значимість винаходу американських учених стало очевидним, і вони були відзначені Нобелівською премією.
Задовго до цього, ще перед початком Великої Вітчизняної війни в 1941 році Лашкарьов проводить серію успішних експериментів і відкриває р-n перехід і розкриває механізм електронно-доречний дифузії, на основі яких під його керівництвом на початку 50-х років, були створені перші в Україні (тоді частина СРСР) напівпровідникові тріоди - транзистори.
Говорячи науковою мовою, p-n перехід - це область простору на стику двох напівпровідників p- і n-типу, в якій відбувається перехід від одного типу провідності до іншого. Електрична провідність матеріалу залежить від того, наскільки міцно ядра його атомів утримують електрони. Так, більшість металів є хорошими провідниками, оскільки мають величезну кількість слабосвязанних з атомним ядром електронів, які легко притягуються позитивними зарядами і відштовхуються негативними. Рухомі електрони і є носії електричного струму. З іншого боку, ізолятори, не пропускають струм, так як електрони в них міцно пов'язані з атомами і не реагують на вплив зовнішнього електричного поля.
Напівпровідники ведуть себе інакше. Атоми в кристалах напівпровідників утворюють решітку, зовнішні електрони якої пов'язані силами хімічної природи. У чистому вигляді напівпровідники подібні ізоляторів: вони або погано проводять струм, або не проводять взагалі. Але варто додати в кристалічну решітку невелику кількість атомів певних елементів (домішок), як їх поведінка кардинально змінюється.
У деяких випадках атоми домішки зв'язуються з атомами напівпровідника, утворюючи зайві електрони, надлишок вільних електронів надає напівпровідника негативний заряд. В інших випадках атоми домішки створюють так звані "дірки", здатні "поглинати" електрони. Таким чином виникає нестача електронів і напівпровідник стає позитивно зарядженим. При відповідних умовах напівпровідники можуть проводити електричний струм. Але на відміну від металів вони проводять його двояким чином. Негативно заряджений напівпровідник прагне позбутися від зайвих електронів, це провідність n-типу (від negative - негативний). Носіями заряду в напівпровідниках такого типу є електрони. З іншого боку, позитивно заряджені напівпровідники притягують електрони, заповнюючи "дірки". Але, коли заповнюється одна "дірка" поруч виникає інша - покинута електроном. Таким чином, "дірки" створюють потік позитивного заряду, який спрямований в бік, протилежний руху електронів. Це провідність р-типу (від positive - позитивний). У напівпровідниках обох типів так звані не основні носії заряду (електрони в напівпровідниках р-типу і "дірки" в напівпровідниках п-типу) підтримують струм в напрямку, протилежному руху основних носіїв заряду.
Внесення домішок в кристали германію або кремнію дозволяє створити напівпровідникові матеріали з бажаними електричними властивостями. Наприклад, введення незначної кількості фосфору породжує вільні електрони, і напівпровідник набуває провідність n-типу. Додавання атомів бору, навпаки, створює дірки, і матеріал стає напівпровідником р-типу.
Надалі виявилося, що напівпровідник, в який введено домішки, знаходить властивість пропускати електричний струм, тобто володіє провідністю, величина якої може при певному впливі змінюється в широких межах.
У 50-ті роки Лашкарьова також вдалося вирішити проблему масової вибракування монокристалів германію. Він по новому сформулював технічні вимоги до цього елементу, так як попередні були невиправдано завищені. Ретельні дослідження, проведені Лашкарьовим і Миселюк в Інституті фізики АН УРСР у Києві, показали, що вже досягнутий рівень технології монокристалів германію дозволяв створити точкові діоди і тріоди з необхідними характеристиками. Це дозволило прискорити промисловий випуск перших в колишньому СРСР германієвих діодів і транзисторів.
Так, саме під керівництвом Лашкарьова на початку 50-х в СРСР було організовано виробництво перших точкових транзисторів. Сформована В.Є. Лашкарьовим наукова школа в галузі фізики напівпровідників стає однією з провідних в СРСР. Визнанням видатних результатів стало створення в 1960 р Інституту напівпровідників АН УРСР, який очолив В.Є. Лашкарьов.
"Настане час, коли на цьому кристалику, що нам показав Вадим Євгенович, можна буде розмістити всю ЕОМ!". - напророкував академік Сергій Лебедєв, який створив перший в континентальній Європі комп'ютер - МЕСМ. Так і сталося. Але це сталося через двадцять з гаком років, коли з'явилися великі інтегральні схеми БІС, що містять на кристалі десятки і сотні тисяч транзисторів, а пізніше - надвеликі інтегральні схеми НВІС з багатьма мільйонами компонентів на кристалі, що відкрили людині шлях в інформаційну еру.
