355 (21)

— 355

Efektywność tego oddziaływania jest tym silniejsza, im głębiej wnika pole, a więc im mniejsza jest koncentracja elektronów (w stanie bez pola). Dlatego efekt sterowania konduktancji płytki poprzecznym polem elektrycznym jest znacznie silniejszy' dla półprzewodnika niż dla metalu.

W ten sposób dokonaliśmy' „wynalazku” czynnego przyrządu półprzewodnikowego, sterowanego poprzecznymi polem elektrycznym. Nie możemy jednak ubiegać się o patent, gdyż przyrząd identyczny' z wyżej opisanym stanowił przedmiot patentu uzyskanego przez Heila w 1935 r. (O. Heil — inżynier niemiecki, uzy^rskał ten patent w Wielkiej Brytanii). Jeszcze wcześniej — w latach 1925—1932 — J. E. Lilienfeld uzyskał kilka patentów w Kanadzie i USA na przyrządy półprzewodnikowe, działające w podobny' sposób. Przyrządy półprzewodnikowe, wynalezione przez Lilienfelda i Heila, należy — według obecnych pojęć — uznać za pierwsze tranzystory połowę. Wynalazki te nie miały jednak szans rychłego zastosowania w elektronice, na czym zaważyły dwie podstawowe przyczyny':

—    w latach trzydziestych nie myślano jeszcze o zamianie ciągle modyfikowanych i dalekich od szczytu swych możliwości lamp elektronowych;

—    poziom wiedzy o właściwościach powierzchniowych półprzewodnika i poziom technologii materiałów półprzewodnikowych były wówczas niewystarczające do opanowania produkcji tranzystorów polowych.

Dopiero w drugiej połowie lat czterdziestych w' laboratoriach Bell Telephone podjęto systematyczne badania tranzystora polowogo. Jednakże efekt połowy (dla ścisłości sprecyzujmy, że efektem polowym nazywa się zmianę konduktywności ciała stałego wskutek oddziaływania nań polem elektrycznym) obserwowany doświadczalnie był znacznie słabszy niż przewidywany na podstawie teorii. Okazało się, że prawie cały ładunek zaindukowany przy powierzchni płytki półprzewodnikowej przez pole elektryczne, prostopadłe do tej powierzchni, pozostaje unieruchomiony w pułapkach występujących na powierzchni półprzewodnika, czyli nie wpływa na wartość sterowanego prądu. Badania właściwości tych pułapek (ogólniej stanów powierzchniowych) doprowadziły w 1947 r. do przypadkowego odkrycia tranzystora ostrzowego, działającego na zupełnie innej zasadzie niż tranzystor połowy. Dało to początek dużemu zainteresowaniu tym nowo odkrytym przyrządem, z którego wyrosła rodzina tranzystorów' bipolarnych. Zmalało zarazem zainteresowanie tranzystorem polowym.

W 1952 r. Shockley przedstawił nową koncepcję tranzystora polowego, w którym funkcję dielektryka rozdzielającego elektrodę sterującą od kanału przewodzącego spełnia warstwa zaporoW'a złącza p-n spolaryzowanego zaporowo¹’. Takie rozwiązanie umożliwia odsunięcie kanału od powierzchni, czyli usunięcie trudności związanych ze stanami powierzchniowymi. Tranzystor połowy ze złączem p-n wykonano laboratoryjnie i przebadano już w 1953 r., jednak dopiero opanowanie technologii planarnej (ok. 1960 r.) stworzyło niezbędne przesłanki techniczne dla produkcji tych elementów na wielką, skalę. Nieco później, na początku lat sześćdziesiątych, wykonano laboratoryjnie pierwsze tranzystory połowo z warstwą dielektryka między elektrodą sterującą a płytką półprzewodnikową. W drugiej połowie lat sześćdziesiątych opracowano również tranzystor połowy, w którym elektroda sterująca jest oddzielona od kanału warstwą zubożoną złącza metal-półprzewodnik. A zatem obecnie produkuje się wiele różnych typów tranzystorów polowych. Ich ogólną klasyfikację przedstawiono na rys. 6.2. Wszystkie tranzystory połowę dzieli się na dwie grupy:

¹¹ W. Shockley: A unipolar fiold-effect. transistor. Proc. IEEE, 1952, Vol. 40, p. 1305.