Битва за транзистор

Далеко не все понимают, что в большинстве стран «академии наук» давно уже превратились в сборище бездарных шарлатанов, не имеющих ни малейшего представления о реальности. Тамошние якобы «академики» несут поразительную пургу и ахинею даже тогда, когда говорят о событиях дней минувших, уже ставших историей и хорошо изученных. Посмотрите хотя бы на Жореса Алферова — нобелевского лауреата, кстати. Он, например, на голубом глазу рассказывал дуракам-журналистам, что СССР был впереди всего мира в полупроводниковой технике.

Разумеется, это было совсем не так. Но секретарь парткома физтеха и член бюро ленинградского горкома КПСС ничего другого и не может вам рассказывать — он так долго втирал эту туфту в уши слушателей, что сам в нее поверил.

В реальном мире точечный транзистор, пригодный к производству, был независимо разработан американцами Шокли и Браттейном в Белл Лабс и фашистами Матаре и Велкером в Германии еще во время войны.

Фашисты свалили от наступающих советских войск и осели во французском филиале Westinghouse. В мае 1949 года Матаре и Велкер объявили о начале мелкосерийного выпуска транзистронов для дальней телефонной связи. Уже в 1950 году они продемонстрировали Шокли и Браттейну работу транзисторных усилителей на телефонной линии Франция-Алжир.

Серийное производство транзистора Белл Лабс «тип А» на Western Electric началось в 1951 году и в апреле 1952 года вышло на уровень 8400 транзисторов в месяц.

В СССР транзисторы делали из трофейного немецкого германия по ранней фашистской технологии Матаре и Велкера (чего удалось спереть — то и юзали), причем работавшие над этим А. В. Красилов и С. Г. Мадоян половину этой технологии тупо не поняли — отчего работы буксовали, выход годных кристаллов был мизерный, а сами кристаллы имели жуткий уровень шума. Наши «ученые» просто не понимали, отчего ЭТО работает — и тупо раз за разом повторяли вычитанные в немецких бумагах процессы.

Серийное производство точечных транзисторов (ТС1 — ТС7) началось в СССР в 1953 г., плоскостных (П1) — в 1955. Ну как производство — выпуск годных составлял единицы штук в неделю. Американский уровень «8400 транзисторов в месяц» для СССР был недостижим еще довольно долго — хотя еще в 1951 году правительство США потребовало, чтобы AT&T предоставило лицензии на свои технологии всем заинтересованным американским компаниям, соответственно весь техпроцесс был опубликован и благополучно стырен советскими шпионами, но СССР даже это не сильно помогло.

26 июня 1948 года Bell Labs подал патентную заявку на изобретение плоскостного транзистора, но стоявшая за ней теория была оглашена публично только год спустя (16—18 июня 1949 года) — после того, как эксперимент подтвердил теорию.

Публикация сделала Шокли безоговорочным авторитетом в физике полупроводников и привела к конфликту с Бардином, который в 1951 году ушёл из Bell Labs, чтобы сосредоточиться на исследованиях сверхпроводимости. Отношения Шокли и Бардина отчасти нормализовались только после присуждения Бардину, Браттейну и Шокли Нобелевской премии по физике за 1956 год.

А чо делали в это время совеццкие учонахи из академии наук? А ничего. Переписывали американские работы по полупроводникам и выдавали их за свои. В это время в США произошла настоящая технологическая революция — но о ней знали не только лишь все, хе-хе.

В декабре 1949 года Тил, Литтл и Эрни Бюлер построили первую опытную установку для вытягивания монокристаллов — пока ещё совсем небольших, не более 50 мм в длину и 10 мм в ширину. Если при вытягивании кристалла из расплава германия p-типа затравкой служил кристаллик n-типа, то внутри стержня формировался плавный p-n-переход.

12 апреля 1950 года Морган Спаркс вырастил методом Тила-Литтла трёхслойную NPN-структуру. Вначале из расплава вытягивалась низкоомная коллекторная область n-типа. Затем в расплав вбрасывали таблетку акцепторной примеси, растворявшуюся в тонком поверхностном слое расплава, — так формировался слой базы толщиной от 25 до 100 микрон. Сразу после создания базы в расплав вбрасывали таблетку донорной примеси для легирования эмиттера. Полученную трёхслойную NPN-структуру вырезали из кристалла, распиливали на продольные столбики и протравливали в кислоте для устранения поверхностных дефектов. Самой сложной операцией была контактная сварка 50-микронной золотой проволоки с 25-микронным слоем базы — для этого использовались прецизионные микроманипуляторы и специальный сплав золота с галлием. Примесь галлия, внедрявшаяся в кремний при сварке, расширяла приповерхностный p-слой базы, препятствуя короткому замыканию коллектора и эмиттера. Массовое производство германиевых транзисторов на выращенных переходах — первых полноценных биполярных транзисторов «по Шокли» — началось в 1951 году на Western Electric.

Осенью 1951 года Пентагон, воздерживавшийся от приобретения точечных транзисторов, объявил о начале программы транзисторизации, сулившей многократную экономию на массе и объёме бортовой аппаратуры ракет и самолетов. Bell Labs ответила запуском новой производственной программы, нацеленной на ежемесячный выпуск миллиона транзисторов.

Первый выращенный кремниевый транзистор изготовил на Texas Instruments тот же Тил в апреле 1954 года. Тил вспоминал о том, что на конференции Института радиоинженеров в мае 1954 года коллеги один за другим докладывали о непреодолимых трудностях в работе с кремнием — до тех пор, пока сам Тил не продемонстрировал публике работающий кремниевый транзистор!

В 1950 году Холл и Данлоп предложили формировать p-n-переходы сплавлением, а первые практические сплавные транзисторы были выпущены General Electric в 1952 году. В основе типичного сплавного транзистора PNP-типа была тонкая пластина германия n-типа, служившая базой. Эти пластины сплавлялись с индиевыми или мышьяковыми бусинами, а затем отжигались при температуре около 600 °С. При правильном выборе ориентации пластин в них формировались строго параллельные эпитаксиальные слои рекристаллизованного германия n-типа. Толщина базы задавалась временем отжига. Пластина монтировалась на несущую арматуру корпуса в бескислородной среде (азот или аргон), а затем корпус герметично заваривался. Герметизация не могла заменить должной пассивации поверхности p-n-переходов, поэтому параметры сплавных транзисторов были нестабильны во времени.

Дальше пиндосы придумали меза-эпитаксиальный процесс, который позволял получать транзисторы на плоской пластине полупроводника сотнями и тысячами, и не только решил проблему массового выпуска дешевых транзисторов, но и создал интегральные микросхемы. Выпуск транзисторов по этому техпроцессу американцы запустили в 1955 году — но техпроцесс был закрытым, все такие транзисторы уходили военным.

В 1957 году Philips разработал собственную меза-технологию, так называемый процесс «выталкивания базы» (англ. pushed-out base, POB). В этом процессе диффузия и акцепторных (слой базы p-типа), и донорных (слой эмиттера n-типа) примесей производилась из капелек легированного свинца, нанесённых на германиевую таблетку n-типа. Транзисторы этого типа имели граничную частоту усиления до 200 МГц и массово применялись в первых лампово-полупроводниковых телевизорах. Коммерческий успех технологии POB сыграл с Philips злую шутку: компания сосредоточилась на совершенствовании германиевых технологий и сильно отстала и от американцев, и от Siemens в кремниевых.

В августе 1958 года Fairchild Semiconductor (фирма, основанная восемью инженерами, сбежавшими из Shockley Semiconductor Laboratory) представила разработанный Гордоном Муром 2N696 — первый кремниевый меза-транзистор и первый меза-транзистор, продававшийся на открытом рынке США. Технология его производства принципиально отличалась от «таблеточных» процессов Bell Labs и Philips тем, что обработка проводилась целыми, неразрезанными пластинами с применением фотолитографии и мокрого окисления по Фрошу. Непосредственно перед резкой пластины на индивидуальные транзисторы проводилась операция глубокого травления (англ. mesaing) пластины, разделявшая островки-мезы (будущие транзисторы) глубокими канавками.

26 мая 1960 года работавший на Fairchild Джей Ласт создал первую планарную интегральную микросхему по идеям Нойса, а в октябре 1960 года Fairchild анонсировала полный отказ от меза-транзисторов в пользу планарной технологии. С тех пор планарный процесс остаётся основным способом производства транзисторов.

А что же СССР? Что же советские ученые — они-то что-нибудь придумали своё во время «транзисторной гонки»?

А ничего они не придумали. НИ-ЧЕ-ГО. Вклад Академии Наук СССР в разработку первых транзисторов — нулевой. Инженер Александр Викторович Красилов, работая на «Светлане», успешно освоил стыренную у фашистов технологию полупроводниковых СВЧ-детекторов (СВЧ-диодов) для радиолокации, и постепенно эти диоды совершенствовал — но в части транзисторов, после возни с попытками добиться серийного производства фашистского же точечного транзистора (транзистрона Матаре и Велкера) плюнул на теорию и уверенно плелся в хвосте американцев, копируя то, что удавалось спереть советским шпионам и вычитать в открытой печати. Сусанна Гукасовна Мадоян, работавшая вместе с ним над доводкой фашистского точечного транзистора, переключилась на производство полупроводниковых диодов. В 1969 г. оставила полупроводниковую промышленность и занялась преподаванием.

К концу 50-х годов в лаборатории С. Г. Калашникова был получен первый «высокочастотный» германиевый транзистор для частот 1,0 — 1,5 МГц (в это время Philips уже достиг частот в 200 мегагерц).

Вот что С.Г. Мадоян говорит про создание советской полупроводниковой промышленности:

Примерно в 1960-м году началась передача работ на новые заводы. Тогда возникло много полупроводниковых заводов, но каким-то странным образом: в Таллине полупроводниковое производство организовали на бывшей спичечной фабрике, в Брянске – на базе старой макаронной фабрики – новую макаронную построили, а старую отдали под производство полупроводниковых приборов. В Риге под завод полупроводниковых приборов отвели здание физкультурного техникума. Так что, начальные работы везде были тяжёлые, я помню, что в первую командировку в Брянске я искала макаронный завод и попала на новую макаронную фабрику, там мне объяснили, что есть ещё вот старая фабрика, и на старой фабрике я чуть ногу не сломала, оступившись в луже, причём на полу в коридоре, который вёл в кабинет директора. Тогда началось производство самого массового вида приборов – маломощных германиевых транзисторов и в Новгороде Великом, а потом уже стали строить новые заводы. Сначала места для развёртывания производства выбирались так, чтобы была готовая инфраструктура, в городах, в которых людям хотелось жить, туда можно было набирать работников, а потом полупроводниковые заводы стали строить, ну, например, в Запорожье, потому что мы использовали в основном женский труд на всех сборочных участках, а в Запорожье было много безработных женщин. Ну, вот таким образом мы расширялись и продвигались.

Качество спичечно-макаронных транзисторов СССР доставляло — уже в 1957 г. советская промышленность на бумаге выпустила 2,7 млн. транзисторов, но по факту это был сплошной брак. Вот эти транзисторы 1957 года:

Даже в партиях более поздних годов, когда техпроцесс отладили, транзисторы типа П1, П2, П3 годились лишь для генерации белого шума — тут не надо сказок, эти транзисторы есть у меня живьем, и я знаю, о чем говорю — у них адские токи утечки и собственные шумы.

Неудивительно, что в то время как Пентагон еще в 1951 году начал переводить военную электронику на транзисторы — в СССР ракеты летали на лампах, а транзисторы рассматривались лишь как средство усиления звука для слуховых аппаратов и телефонных линий — ни на что другое тогдашние советские транзисторы не годились.

6 июля 1957 года в Ленинграде был выпущен первый в СССР транзисторный радиоприёмник «Фестиваль». Что характерно — уже в следующем году производство этого гемороя было сбагрено из Ленинграда в Воронеж — в связи с чем приемник переименовали в «Воронеж».

Считается, что этот приемник собирали на вот таких транзисторах типа П6 с буквами В и Г:

Но на самом деле это было несколько позже. Партия, собранная в 1957 году к фестивалю молодежи и студентов, была собрана на импортных транзисторах. Почему? А потому, что даже такую убогость, как П6 (с граничной частотой усиления в 465 килогерц — не мегагерц, и с мизерным коэффициентом усиления по току) промышленность СССР в 1957 году еще освоить не смогла.

Вот принципиальная схема этого приемника:

Зачем для приема средних волн накручен такой геморой аж на 9 транзисторах? А потому что транзисторы в СССР были дерьмо. Как, впрочем, и большинство схемотехников.

Regency TR-1 — первый в мире серийный полностью транзисторный радиоприёмник, поступивший в широкую продажу в США 1 ноября 1954 года и сразу производившийся сотнями тысяч штук, а не сотнями штук, как советский показушный «Фестиваль» тремя годами позже — был сделан на ЧЕТЫРЕХ транзисторах, и это при том, что он имеет значительно более широкий частотный диапазон — недостижимый для приемника на транзисторах П6.

У американцев в TR-1 на входе стоит транзирстор TI223, имеющий граничную частоту усиления около 2.5 мегагерц (против 465 кгц у советского транзистора). Это позволяет американцу принимать станции гражданской обороны, вещающие на частоте 1240 кГц.

В 1958 г. американцы уже продавали миниатюрный XR-2A на двух транзисторах. Потому что параметры транзисторов на Западе быстро прогрессировали.

Советский карманный приемник «Фестиваль», он же «Воронеж», он же «Сюрприз» в течении трех лет (1957-1959) был произведен в количестве около 3000 штук. Чистая хрущёвская показуха. Американский Regency TR-1 только в первый год был выпущен более 100 тысяч штук, а дальше производился миллионами. Причем уже в 1955 году появился первый японский серийный карманный приёмник — Sony TR-55, и со следующего года японские приемники заполонили весь мир (что кагбэ намекает на то, что эту технику куда раньше СССР осилила даже разбомбленная в хлам Япония).

Первый карманный приёмник, выпускавшийся большой серией, появился в СССР только в 1960 г. (это «Нева» ленинградских заводов «Радиоприбор» и ТЭМП). Первый в СССР крупносерийный транзисторный приёмник «Атмосфера», выпускавшийся с 1959 года — не является карманным, это вот такой агрегат массой под 1.5 килограмма:

Но зато академики СССР сладко пили и вкусно ели за счет страны, рассказывая всем сказки про «лидерство СССР в полупроводниках» — в то время как в отраслевых книжках по микроэлектронике, проштампованных грифом ДСП и запрещенных к выносу с предприятия, стыдливо писалось об отставании СССР в технологии транзисторов на 5 лет, а в технологии интегральных схем полностью планарной технологии — на 8 лет. Реальное отставание было еще больше. По сути, СССР всю дорогу занимался в полупроводниках копированием чужих готовых решений — зачем для этого нужна Академия Наук, вам не сможет объяснить никто.

PS. На фото в заголовке — советские транзисторы на самом деле были самые большие в мире. Это так называемый П-320. Типичный пример советской показухи:

Да-да — у него внутри просто два кристалла от транзистора П-210, включенные впараллель. Почему нельзя было взять два П-210 и соединить? А потому, что было выдано задание — разработать транзистор такой-то мощности. Кристалл такой мощности разработать не удалось, а отчеты писать надо — ну и вот, припаяли два кристалла впараллель, да и отчитались о выполнении решений партии. Я удивлен, что четыре не припаяли, сделав корпус размером с диск от ППШ.

Материал: Proper специально для New.Topru.Org
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@newru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

Читайте также:

новее старее
Уведомление о
Тимо-фей
Тимо-фей

«Зато мы делаем ракеты и перекрыли Енисей, а так же в области балета мы впереди планеты всей»©

Anunah
Anunah

Яя! Глагнэ, почему ви решить что русланд профессоре унд инжинирен должен быть вундеркинден во всех сферах? Данный задач не посилен ни одному рейху планетен. Тем более, если вы не имеете широкого рынка сбыта. И, кста, ограниченны в международном разделении труда. СССРия, как лидер в мирном атоме и космических ракетах, мог не плохо на том зарабатывать. Да кто ж ему дал бы? Нам по сию пору трубу то с газом спокойно проложить не дают, без иха мать истерики. И вона, дырки шуриком сверлят на орбите. Это нормально, когда одна страна самостоятельно не может быть передовиком во всём.

zontik
zontik

теперь понятно, почему в армии связь Г**но.

Anunah
Anunah

На вышках были допотопные телефоны с ручкой-крутючкой. То да, оно. А вот щекофоны давать стали- так прэлэстно слышно было. При чём микрофон крепился именно к щеке, до ртов не дотягивался. Одна проблема, надо было дотопать до розетки, несколько штук на периметре поста, сам аппарат висел на часовом. А так- почти мобила, или IP-телепхон))) Армия ещё СССР.

Anupoh
Anupoh

По сравнению с остальной связью- в армии она была норм

dead mockingbird
dead mockingbird

Въадъ транзистыри!
Только тёплая лампа

psnkoe
psnkoe

Мой отец любил паять всякие электронные штуки дома, плюс имел профильное образование. Он ещё говорил, что советские транзисторы далеко не всегда соответствуют заявленным характеристикам. У него прибор специальный был для измерения транзисторов. Советские все через него проходили, импортные — очень редко. Правда все это.

psnkoe
psnkoe

Поэтому, когда говорят об отечественной электронике я напрягаюсь. С детства слышал, что она — говно полное. Слышал от практикующего человека.

Capuchin
Capuchin

Это он еще вам про армянские конденсаторы не рассказывал…

psnkoe
psnkoe

С ними проще. Они примитивнее. А что, были такие? Совсем армянские?

Gena
Gena

О! Это былинная хрень! Чем-то сходная с ЕрАЗом.

Capuchin
Capuchin

В РАН и сейчас не лучше. Условно «плохой» научник отличается от «хорошего» количеством статей, публикаций в журналах. Вот исключительно для количества статей оне и трюдются. Я никогда не понимал — зачем это нужно? Если ты создал действительно полезную штуку/техпроцесс/формулу, то зачем все это сразу открыто печатать на всеобщее обозрение?! А ответ простой — нихенрена они (в большинстве своем) полезного не создают, а когда создают, то сами сразу и сливают, минуя лишнее звено западной разведки. Все довольны. У наших ученых коэффициенты растут, у западных — знания. А знаете какое количество научных институтов в наше необъятной???

Тимо-фей
Тимо-фей

Этот тренд™ во всем мире. Вспомните британских учёных.
Да и вообще, наука сейчас в яме, вся. Все открыто, открывать нечего, нового ничего нет, только гранты.

dead mockingbird
dead mockingbird

Как нет? Есть новые храмы.
Много

Тимо-фей
Тимо-фей

Не смешивай науку с религией. Сам же меня наставлял.

dead mockingbird
dead mockingbird

Наоборот — я разделяю.
Они — замещают

Gera_sim
Gera_sim

К чему сравнение П320 с советским же КТ315-м, выпущенным гораздо позже?

Тимо-фей
Тимо-фей

Откудова известно что 315? Может это 361?

Владимир
Владимир

А мы…А у нас…А мы… А мы вам щас всем 3,14здюлей выдадим!))

Gena
Gena

Транзисторами!Да по кумполу!

Владимир
Владимир

Связкой транзисторов (как гранаты) :))

mkant
mkant

В конце 90-х служил я на станции космического слежения. Их было две в спарке, одна 69-го года выпуска, другая 71-го обе на лампах. Попытались поставить транзисторную — она половину спутников не видела. Конструкция станции спёрта с американской РЛС 50-х годов.