Sự ra đời của hệ thống phòng thủ tên lửa Liên Xô. Cristadynes, triodes và bóng bán dẫn
Máy dò ROBTiT và ứng dụng của nó – đài phát thanh trường nhỏ PMV. Thật không may, chiến tranh đã cắt ngắn thời gian nghiên cứu ở Đế quốc Nga, mặc dù nó cũng dẫn đến việc thành lập đài phát thanh Tver, nơi tập hợp một nhóm nghiên cứu độc đáo do Giáo sư V.K. Lebedinsky và M.A. Bonch-Bruevich đứng đầu. Chính ở đó, Oleg Losev, 15 tuổi, đã gặp đài phát thanh. Ảnh: epos.ua
Ở Zelenograd, động lực sáng tạo của Yuditsky đã đạt đến đỉnh cao và kết thúc ở đó mãi mãi. Để hiểu lý do tại sao điều này xảy ra, chúng ta hãy đi sâu vào quá khứ và tìm hiểu xem Zelenograd nói chung đã hình thành như thế nào, ai đã cai trị nó và những diễn biến nào đã được thực hiện ở đó. Chủ đề về bóng bán dẫn và vi mạch của Liên Xô là một trong những chủ đề nhức nhối nhất trong cuộc đời chúng ta. những câu chuyện công nghệ. Hãy cố gắng theo dõi cô ấy từ những thí nghiệm đầu tiên đến Zelenograd.
Năm 1906, Greenleaf Whittier Pickard đã phát minh ra máy dò tinh thể, thiết bị bán dẫn đầu tiên có thể được sử dụng thay cho ống (được phát hiện cùng thời điểm) như bộ phận chính của máy thu radio. Thật không may, để máy dò hoạt động phải sử dụng đầu dò kim loại (có biệt danh là râu mèo) để tìm ra điểm nhạy nhất trên bề mặt của một tinh thể không đồng nhất, điều này vô cùng khó khăn và bất tiện. Kết quả là máy dò đã được thay thế bằng các ống chân không đầu tiên, tuy nhiên, trước đó, Picard đã kiếm được rất nhiều tiền từ nó và thu hút sự chú ý đến ngành công nghiệp bán dẫn, nơi bắt đầu mọi nghiên cứu chính của họ.
Máy dò tinh thể đã được sản xuất hàng loạt ngay cả ở Đế quốc Nga, và vào năm 1906–1908, Hiệp hội Điện báo và Điện thoại Không dây Nga (ROBTiT) đã được thành lập.
Losev
Năm 1922, một nhân viên của Phòng thí nghiệm vô tuyến Novgorod O. V. Losev, khi thử nghiệm với máy dò Picard, đã phát hiện ra khả năng khuếch đại và tạo ra dao động điện của các tinh thể trong những điều kiện nhất định và đã phát minh ra một diode máy phát nguyên mẫu - cristadine. Những năm 1920 ở Liên Xô chỉ là thời kỳ đầu của đài phát thanh nghiệp dư đại chúng (sở thích truyền thống của những người đam mê công nghệ Liên Xô cho đến khi Liên Xô sụp đổ), Losev đã tiếp cận thành công chủ đề này, đề xuất một số mạch tốt cho máy thu vô tuyến trên một cristadin. Theo thời gian, anh ấy đã may mắn hai lần - NEP đang lan rộng khắp đất nước, hoạt động kinh doanh đang phát triển và các mối quan hệ được thiết lập, kể cả ở nước ngoài. Kết quả là (một trường hợp hiếm gặp ở Liên Xô!), phát minh của Liên Xô đã được biết đến ở nước ngoài và Losev đã nhận được sự công nhận rộng rãi khi tài liệu quảng cáo của ông được xuất bản bằng tiếng Anh và tiếng Đức. Ngoài ra, thư phản hồi đã được gửi từ châu Âu đến tác giả (hơn 700 trong 4 năm: từ 1924 đến 1928), và ông đã thiết lập hoạt động buôn bán kristadins qua đường bưu điện (với mức giá 1 rúp 20 kopecks), không chỉ trên khắp Liên Xô. , mà còn tới Châu Âu.
Tác phẩm của Losev được đánh giá cao, biên tập viên của tạp chí Radio News nổi tiếng của Mỹ (Radio News số tháng 1924 năm 294, trang XNUMX, The Crystodyne Principe) không chỉ dành riêng một bài viết về Cristadin và Losev mà còn trang trí nó bằng một sự tâng bốc cực kỳ cao độ. mô tả về người kỹ sư và sự sáng tạo của anh ta (và bài báo dựa trên một bài tương tự trên tạp chí Radio Revue của Paris - cả thế giới đều biết về một nhân viên khiêm tốn của phòng thí nghiệm Nizhny Novgorod, người thậm chí không có trình độ học vấn cao hơn).
Chúng tôi rất vui được giới thiệu với độc giả trong tháng này một phát minh vô tuyến mang tính kỷ nguyên sẽ có tầm quan trọng lớn nhất trong vài năm tới. Nhà phát minh trẻ người Nga, Mr. OV Lossev đã đưa phát minh này ra thế giới nhưng ông không cấp bằng sáng chế nào về nó. Bây giờ có thể làm bất cứ điều gì và mọi thứ với một tinh thể có thể được thực hiện bằng ống chân không. …Độc giả của chúng tôi được mời gửi bài viết của họ về nguyên lý Crystodyne mới. Mặc dù chúng tôi không mong đợi tinh thể thay thế ống chân không, tuy nhiên nó sẽ trở thành một đối thủ cạnh tranh rất mạnh của ống chân không. Chúng tôi dự đoán những điều tuyệt vời cho phát minh mới.
Kristadin Loseva từ bài báo Mỹ đó trên Radio News. Ảnh: Radio News tháng 1924/294, tr. XNUMX, Nguyên lý Crystodyne
Thật không may, tất cả những điều tốt đẹp đều kết thúc, và với sự kết thúc của NEP, cả quan hệ thương mại và cá nhân của các thương nhân tư nhân với châu Âu đều chấm dứt: từ giờ trở đi chỉ có cơ quan có thẩm quyền mới có thể giải quyết những việc như vậy và họ không muốn giao dịch trong cristadin.
Trước đó không lâu, vào năm 1926, nhà vật lý Liên Xô Ya. I. Frenkel đã đưa ra một giả thuyết về những khiếm khuyết trong cấu trúc tinh thể của chất bán dẫn mà ông gọi là “lỗ trống”. Vào thời điểm này, Losev chuyển đến Leningrad và làm việc tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Trung tâm và Viện Vật lý và Công nghệ Nhà nước dưới sự lãnh đạo của A.F. Ioffe, làm trợ lý giảng dạy vật lý tại Viện Y tế Leningrad. Thật không may, số phận của ông thật bi thảm - ông từ chối rời thành phố trước khi cuộc phong tỏa bắt đầu và năm 1942 ông chết vì đói.
Một số tác giả tin rằng lãnh đạo của Viện Công nghiệp và cá nhân A.F. Ioffe, người phân phát khẩu phần ăn, phải chịu trách nhiệm về cái chết của Losev. Đương nhiên, đây không phải là việc anh ta cố tình bỏ đói mà là việc ban quản lý không coi anh ta là một nhân viên có giá trị cần được cứu sống. Điều thú vị nhất là các công trình mang tính đột phá của Losev đã không được đưa vào bất kỳ bài tiểu luận lịch sử nào về lịch sử vật lý ở Liên Xô trong nhiều năm: vấn đề là ông chưa bao giờ được học hành chính quy, hơn nữa, ông chưa bao giờ nổi bật bởi tham vọng và làm việc tại đó. thời mà những người khác nhận được danh hiệu học giả.
Kết quả là, họ nhớ đến những thành công của người trợ lý phòng thí nghiệm khiêm tốn khi cần thiết, hơn nữa, họ không ngần ngại sử dụng những khám phá của anh ta, nhưng bản thân anh ta lại kiên quyết bị lãng quên. Ví dụ, Joffe đã viết cho Ehrenfest vào năm 1930:
“Về mặt khoa học, tôi đã đạt được một số thành công. Do đó, Losev thu được sự phát sáng trong carborundum và các tinh thể khác dưới tác dụng của các electron ở điện áp 2-6 volt. Giới hạn phát quang trong quang phổ bị hạn chế.”
Losev cũng phát hiện ra hiệu ứng đèn LED, đáng tiếc là công trình của ông không được đánh giá đúng mức ở quê nhà.
Không giống như Liên Xô, ở phương Tây, trong bài viết của Egon E. Loebner, Lịch sử con của điốt phát sáng (Thiết bị điện tử giao dịch IEEE. 1976. Tập ED-23, số 7, tháng XNUMX) về cây phát triển của điện tử thiết bị, Losev là người sáng lập ba loại thiết bị bán dẫn - bộ khuếch đại, bộ tạo dao động và đèn LED.
Ngoài ra, Losev còn là một người theo chủ nghĩa cá nhân: học từ các bậc thầy, chỉ lắng nghe chính mình, đặt ra các mục tiêu nghiên cứu một cách độc lập, tất cả các bài báo của ông đều không có đồng tác giả (như chúng ta nhớ, theo tiêu chuẩn của bộ máy khoa học quan liêu của Liên Xô). , đơn giản là xúc phạm: không được đặt trước 2-3 tên của tất cả các cấp trên của mình). Losev chưa bao giờ chính thức gia nhập bất kỳ trường học nào của chính quyền lúc bấy giờ - V.K. Lebedinsky, M.A. Bonch-Bruevich, A.F. Ioffe, và phải trả giá cho điều này bằng hàng thập kỷ hoàn toàn bị lãng quên. Hơn nữa, cho đến năm 1944 ở Liên Xô, các máy dò vi sóng theo sơ đồ Losev đã được sử dụng cho radar.
Nhược điểm của máy dò Losev là các thông số của cristadin khác xa so với đèn, và quan trọng nhất là chúng không thể tái tạo khối lượng; một lý thuyết cơ học lượng tử đầy đủ về tính bán dẫn đã ra đời hàng thập kỷ; không ai hiểu được tính chất vật lý của chúng. hoạt động vào thời điểm đó, và do đó chúng không thể được cải thiện. Dưới áp lực của ống chân không, Kristadin rời sân khấu.
Tuy nhiên, dựa trên công trình của Losev, ông chủ Ioffe của ông vào năm 1931 đã xuất bản một bài báo tổng hợp “Chất bán dẫn - vật liệu điện tử mới”, và một năm sau B.V. Kurchatov và V.P. Zhuze trong công trình “Về vấn đề dẫn điện của oxit dạng cốc” đã chỉ ra rằng giá trị và loại độ dẫn điện được xác định bởi nồng độ và bản chất của tạp chất trong chất bán dẫn, nhưng những công trình này dựa trên nghiên cứu nước ngoài và phát hiện ra bộ chỉnh lưu (1926) và tế bào quang điện (1930). Kết quả là, trường bán dẫn Leningrad đã trở thành trường đầu tiên và tiên tiến nhất ở Liên Xô, nhưng Ioffe được coi là cha đẻ của nó, mặc dù tất cả đều bắt đầu từ trợ lý phòng thí nghiệm khiêm tốn hơn nhiều của ông. Ở Nga, mọi lúc, họ rất nhạy cảm với những huyền thoại và truyền thuyết và cố gắng không xúc phạm đến sự trong sạch của họ với bất kỳ sự thật nào, vì vậy câu chuyện về kỹ sư Losev nổi lên chỉ 40 năm sau khi ông qua đời, vào những năm 1980.
Davydov
Ngoài Ioffe và Kurchatov, công việc nghiên cứu chất bán dẫn còn được thực hiện ở Leningrad bởi Boris Iosifovich Davydov (chẳng hạn, cũng hoàn toàn bị lãng quên, thậm chí không có một bài viết nào về ông trên Wiki tiếng Nga, và trong rất nhiều nguồn tin liên tục gọi ông là một viện sĩ người Ukraine, mặc dù ông là Tiến sĩ Vật lý và Toán học. n., nhưng không liên quan gì đến Ukraine cả). Ông tốt nghiệp LPI năm 1930, trước đó đã vượt qua kỳ thi lấy chứng chỉ với tư cách là sinh viên bên ngoài, sau đó ông làm việc tại Viện Vật lý và Công nghệ Leningrad và Viện Nghiên cứu Truyền hình. Dựa trên công trình đột phá của mình về chuyển động của electron trong chất khí và chất bán dẫn, Davydov đã phát triển lý thuyết khuếch tán về sự chỉnh lưu dòng điện và sự xuất hiện của quangEMF và công bố nó trong bài báo “Về lý thuyết chuyển động của electron trong chất khí và chất bán dẫn” (JETP VII, số 9–10, trang 1069–89, 1937). Ông đã đề xuất lý thuyết của riêng mình về dòng điện đi qua trong cấu trúc diode của chất bán dẫn, bao gồm cả những loại có độ dẫn điện khác nhau, sau này được gọi là tiếp giáp pn, và đưa ra giả thuyết tiên tri rằng germani sẽ phù hợp để thực hiện cấu trúc như vậy. Trong lý thuyết do Davydov đề xuất, lần đầu tiên sự biện minh về mặt lý thuyết cho quá trình chuyển đổi pn đã được đưa ra và khái niệm tiêm chích cũng được đưa ra.
Bài viết của Davydov cũng được đánh giá cao ở nước ngoài, dù muộn hơn. John Bardeen, trong bài giảng Nobel năm 1956, đã nhắc đến ông như một trong những cha đẻ của lý thuyết bán dẫn, cùng với Ngài Alan Herries Wilson, Frenkel, Ngài Nevill Francis Mott, William Bradford Shockley và Schottky (Walter Hermann Schottky).
Than ôi, số phận của Davydov ở quê hương thật đáng buồn; vào năm 1952, trong cuộc đàn áp "những người theo chủ nghĩa Phục quốc Do Thái và những người theo chủ nghĩa quốc tế không có gốc rễ", ông đã bị trục xuất khỏi Viện Kurchatov vì không đáng tin cậy, tuy nhiên, ông được phép nghiên cứu vật lý khí quyển tại Viện Vật lý Trái đất của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Sức khỏe yếu và sự căng thẳng đã trải qua không cho phép anh tiếp tục làm việc lâu dài. Ở tuổi 55 vào năm 1963, Boris Iosifovich qua đời. Trước đó, ông vẫn cố gắng chuẩn bị các tác phẩm của Boltzmann và Einstein để xuất bản ở Nga.
Lashkarev
Tuy nhiên, những người Ukraine thực sự và các học giả cũng không đứng ngoài cuộc, mặc dù họ làm việc ở cùng một nơi - trung tâm nghiên cứu chất bán dẫn của Liên Xô, Leningrad. Sinh ra ở Kyiv, viện sĩ tương lai của Viện Hàn lâm Khoa học SSR Ucraina Vadim Evgenievich Lashkarev chuyển đến Leningrad vào năm 1928 và làm việc tại Viện Vật lý Kỹ thuật Leningrad, trưởng khoa Quang học tia X và điện tử, và từ năm 1933 - phòng thí nghiệm của nhiễu xạ điện tử. Ông làm việc giỏi đến nỗi năm 1935 ông trở thành Tiến sĩ Vật lý và Toán học. N. dựa trên kết quả hoạt động trong phòng thí nghiệm, không bảo vệ luận án.
Tuy nhiên, ngay sau đó, cỗ máy đàn áp cũng đã đến với ông; cùng năm đó, tiến sĩ khoa học vật lý và toán học đã bị bắt vì tội tâm thần phân liệt về tội “tham gia vào một nhóm phản cách mạng thuộc loại thần bí”. , anh ta đã ra đi một cách nhân đạo một cách đáng ngạc nhiên - chỉ với 5 năm sống lưu vong ở Arkhangelsk. Nói chung, tình hình ở đó rất thú vị, theo hồi ức của học trò của ông, sau này là thành viên tương ứng của Học viện Khoa học Y tế N. M. Amosov, Lashkarev thực sự tin vào thuyết tâm linh, thần giao cách cảm, thần giao cách cảm, v.v., đã tham gia vào các phiên họp (và với một nhóm những người cùng yêu thích điều huyền bí) , vì lý do đó mà anh ta đã bị lưu đày. Tuy nhiên, ở Arkhangelsk, ông không sống trong trại mà trong một căn phòng đơn sơ và thậm chí còn được phép dạy vật lý.
Năm 1941, trở về sau cuộc sống lưu vong, ông tiếp tục công việc bắt đầu với Ioffe và khám phá ra sự chuyển tiếp pn trong oxit dạng cốc. Cùng năm đó, Lashkarev công bố kết quả khám phá của mình trong các bài báo “Nghiên cứu các lớp rào cản bằng phương pháp thăm dò nhiệt” và “Ảnh hưởng của tạp chất đến hiệu ứng quang điện cổng trong oxit dạng cốc” (đồng tác giả với K. M. Kosonogova). Sau đó, trong chuyến sơ tán ở Ufa, ông đã phát triển và triển khai sản xuất điốt oxit đồng đầu tiên của Liên Xô cho các đài phát thanh.
Điốt oxit đồng đầu tiên của Liên Xô, Lashkarev, được sản xuất song song với điốt germanium cho đến giữa những năm 1950. Ảnh: ukrainiancomputing.org
Bằng cách đưa đầu dò nhiệt đến gần kim dò, Lashkarev thực sự đã tái tạo được cấu trúc của bóng bán dẫn điểm-điểm, thêm một bước nữa - và lẽ ra ông đã đi trước người Mỹ 6 năm và phát hiện ra bóng bán dẫn, nhưng than ôi, điều này bước không bao giờ được thực hiện.
Madoyan
Cuối cùng, một cách tiếp cận khác đối với bóng bán dẫn (độc lập với tất cả các phương pháp khác do tính bí mật) đã được thực hiện vào năm 1943. Sau đó, theo sáng kiến của A. I. Berg, người mà chúng ta đã biết, nghị quyết nổi tiếng “Trên Radar” đã được thông qua và việc phát triển máy dò bán dẫn bắt đầu tại Viện Nghiên cứu Trung ương được tổ chức đặc biệt-108 MO (S. G. Kalashnikov) và NII-160 ( A. V. Krasilov). Từ hồi ký của N.A. Penin (nhân viên Kalashnikov):
“Một ngày nọ, Berg hào hứng chạy vào phòng thí nghiệm từ Tạp chí Vật lý Ứng dụng - đây là một bài viết về máy dò hàn cho radar, hãy viết lại tạp chí cho chính bạn và hành động.”
Cả hai nhóm đều thành công trong việc quan sát hiệu ứng bóng bán dẫn. Có bằng chứng về điều này trong hồ sơ phòng thí nghiệm của nhóm máy dò Kalashnikov trong giai đoạn 1946–1947, nhưng những thiết bị như vậy đã bị “vứt bỏ như rác thải”, theo hồi ức của Penin.
Song song đó, vào năm 1948, nhóm của Krasilov, đang phát triển điốt germani cho các trạm radar, đã thu được hiệu ứng bóng bán dẫn và cố gắng giải thích nó trong bài báo “Crystal Triode” - ấn phẩm đầu tiên ở Liên Xô về bóng bán dẫn, độc lập với bài báo của Shockley trong “ The Physical Review” và gần như đồng thời. Hơn nữa, trên thực tế, chính Berg bồn chồn đã dụi mũi vào hiệu ứng bóng bán dẫn của Krasilov theo đúng nghĩa đen. Ông đã thu hút sự chú ý đến bài báo của J. Bardeen và W. H. Brattain, The Transistor, A Semi-Conductor Triode (Phys. Rev. 74, 230 – Xuất bản ngày 15 tháng 1948 năm XNUMX), và cho ông biết trên Fryazino. Krasilov đã lôi kéo sinh viên tốt nghiệp S.G. Madoyan của mình vào vấn đề này (một người phụ nữ đáng chú ý, người đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các bóng bán dẫn đầu tiên của Liên Xô; nhân tiện, cô ấy không phải là con gái của Bộ trưởng ArSSR G.K. Madoyan, mà là một người khiêm tốn. nông dân Georgia G.A. Madoyan). Alexander Nitusov trong bài báo “Susanna Gukasovna Madoyan, người tạo ra triode bán dẫn đầu tiên ở Liên Xô” mô tả cách cô ấy đến với chủ đề này (theo cách nói của cô ấy):
“Năm 1948, tại Viện Công nghệ Hóa học Mátxcơva thuộc khoa “Công nghệ thiết bị chân không và phóng khí bằng điện”… khi phân phát luận văn, đề tài “Nghiên cứu vật liệu chế tạo Triode tinh thể” đã đến với một sinh viên nhút nhát, người cuối cùng trong danh sách của nhóm. Hoảng sợ không chống đỡ được, anh chàng tội nghiệp bắt đầu xin trưởng nhóm đưa cho mình một thứ khác. Cô ấy, để ý đến sự thuyết phục, gọi cô gái ở gần đó và nói: “Susanna, thay đồ với anh ấy. Bạn là một cô gái dũng cảm, năng động và bạn sẽ hiểu được điều đó.” Vì vậy, chàng sinh viên tốt nghiệp 22 tuổi, không hề mong đợi, hóa ra lại trở thành nhà phát triển bóng bán dẫn đầu tiên ở Liên Xô.”
Kết quả là cô đã nhận được sự giới thiệu đến NII-160; vào năm 1949, thí nghiệm của Brattain đã được cô tái hiện lại, nhưng vấn đề lại không đi xa hơn thế. Tầm quan trọng của những sự kiện đó theo truyền thống được đánh giá quá cao ở nước ta, nâng chúng lên ngang hàng với việc tạo ra bóng bán dẫn nội địa đầu tiên. Tuy nhiên, bóng bán dẫn đã không được chế tạo vào mùa xuân năm 1949; hiệu ứng bóng bán dẫn chỉ được chứng minh trên một máy vi thao tác, và các tinh thể germani không được sử dụng mà được chiết xuất từ máy dò Philips. Một năm sau, các mẫu thiết bị tương tự đã được phát triển tại Viện Vật lý Lebedev, Viện Vật lý và Công nghệ Leningrad và tại Viện Điện tử và Điện tử thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Vào đầu những năm 50, các bóng bán dẫn điểm-điểm đầu tiên cũng được Lashkarev chế tạo trong phòng thí nghiệm tại Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Ukraine.
Thật không may cho chúng ta, vào ngày 23 tháng 1947 năm 1948, Walter Brattain tại Phòng thí nghiệm Điện thoại Bell của AT&T đã thuyết trình về thiết bị mà ông đã phát minh ra - một nguyên mẫu hoạt động của bóng bán dẫn đầu tiên. Năm 1956, đài bán dẫn đầu tiên của AT&T được ra mắt và vào năm XNUMX, William Shockley, Walter Brattain và John Bardeen đã nhận được giải thưởng Nobel cho một trong những khám phá vĩ đại nhất trong lịch sử loài người. Do đó, các nhà khoa học Liên Xô (theo đúng nghĩa đen là đã tiến tới một khám phá tương tự trước người Mỹ trong phạm vi milimet và thậm chí đã tận mắt nhìn thấy nó, điều này đặc biệt khó chịu!) đã thua trong cuộc đua bóng bán dẫn.
Tại sao chúng ta thua trong cuộc đua bán dẫn
Nguyên nhân dẫn đến sự việc đáng tiếc này là gì?
Trong những năm 1920–1930, chúng tôi không chỉ đối đầu với người Mỹ mà nói chung là với cả thế giới tham gia vào nghiên cứu chất bán dẫn. Công việc tương tự được thực hiện ở khắp mọi nơi, trao đổi kinh nghiệm hiệu quả, viết bài và tổ chức hội nghị. Liên Xô đã tiến gần nhất đến việc tạo ra một bóng bán dẫn; theo đúng nghĩa đen, chúng tôi đã nắm giữ nguyên mẫu của nó trong tay và sớm hơn Yankees 6 năm. Thật không may, trước hết chúng tôi đã bị ngăn cản bởi cách quản lý hiệu quả nổi tiếng theo phong cách Xô Viết.
Thứ nhất, nghiên cứu về chất bán dẫn được thực hiện bởi một nhóm độc lập, những khám phá tương tự được thực hiện độc lập, các tác giả không có thông tin về thành tựu của đồng nghiệp. Lý do cho điều này là sự bí mật hoang tưởng của Liên Xô đối với mọi nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử quốc phòng đã được đề cập. Hơn nữa, vấn đề chính của các kỹ sư Liên Xô là, không giống như người Mỹ, ban đầu họ không đặc biệt tìm kiếm một chất thay thế cho triode chân không - họ đã phát triển điốt cho radar (cố gắng sao chép những điốt của Đức thu được từ Phillips), và cuối cùng họ đã nhận được kết quả. kết quả gần như tình cờ và không nhận ra ngay tiềm năng của nó.
Vào cuối những năm 1940, các vấn đề về radar chiếm ưu thế trong lĩnh vực điện tử vô tuyến; đối với radar, magnetron và klystron đã được phát triển tại máy chân không điện NII-160; những người sáng tạo ra chúng, tất nhiên, đóng vai trò chủ đạo. Máy dò silicon cũng được dùng cho radar. Krasilov đã quá tải với các chủ đề của chính phủ về đèn và điốt và không còn tạo gánh nặng cho bản thân nữa, đi vào những lĩnh vực chưa được khám phá. Và đặc điểm của các bóng bán dẫn đầu tiên khác xa so với các máy phát cao tần khổng lồ của các radar mạnh mẽ; quân đội không thấy chúng có tác dụng gì.
Trên thực tế, không có gì tốt hơn các ống đã thực sự được phát minh cho các radar siêu mạnh; nhiều loại quái vật thời Chiến tranh Lạnh này vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay và hoạt động, cung cấp các thông số vượt trội. Ví dụ, ống sóng truyền hình thanh (lớn nhất thế giới, dài hơn 3 mét), được Raytheon phát triển vào đầu những năm 1970 và vẫn được sản xuất bởi L3Harris Electron Devices, được sử dụng trong hệ thống AN/FPQ-16 PARCS (1972 ) và AN/FPS-108 COBRA DANE (1976), sau này hình thành nền tảng của Don-2N nổi tiếng. PARCS theo dõi hơn một nửa tổng số vật thể trên quỹ đạo Trái đất và có thể phát hiện vật thể có kích thước bằng quả bóng rổ ở khoảng cách 3200 km. Một đèn tần số cao hơn nữa được lắp đặt tại radar Cobra Dane trên đảo Shemya xa xôi, cách bờ biển Alaska 1900 km, để theo dõi các vụ phóng tên lửa không phải của Mỹ và thu thập dữ liệu giám sát vệ tinh. Đèn radar vẫn đang được phát triển, ví dụ, ở Nga chúng được sản xuất bởi Công ty Cổ phần NPP Istok mang tên. Shokin (trước đây là NII-160).
AN/FPQ-16 PARCS và AN/FPS-108 COBRA DANE. Ảnh: wikipedia.org
Ngoài ra, nhóm của Shockley còn dựa vào nghiên cứu mới nhất trong lĩnh vực cơ học lượng tử, họ đã bác bỏ những hướng đi cụ thể ban đầu của J. E. Lilienfeld, R. Pohl (Robert Wichard Pohl) và những người tiền nhiệm khác của thập niên 20-30. Bell Labs, giống như một chiếc máy hút bụi, đã thu hút những bộ óc giỏi nhất ở Hoa Kỳ cho dự án của mình mà không tiếc tiền. Công ty có hơn 2000 nhà khoa học tốt nghiệp trong đội ngũ nhân viên và nhóm bóng bán dẫn đứng ở đỉnh cao của kim tự tháp trí tuệ này.
Cơ học lượng tử ở Liên Xô gặp rắc rối trong những năm đó. Vào cuối những năm 1940, cơ học lượng tử và thuyết tương đối bị chỉ trích là “duy tâm tư sản”. Các nhà vật lý Liên Xô, chẳng hạn như K.V. Nikolsky và D.I. Blokhintsev (xem bài viết bên lề của D.I. Blokhintsev “Phê phán cách hiểu duy tâm về lý thuyết lượng tử”, UFN, 1951), đã kiên trì cố gắng phát triển một nền khoa học “đúng theo chủ nghĩa Marxist”, giống như ở Đức Quốc xã các nhà khoa học đã cố gắng tạo ra nền vật lý “đúng chủng tộc”, đồng thời phớt lờ công trình của Einstein người Do Thái. Vào cuối năm 1948, việc chuẩn bị bắt đầu cho Hội nghị Liên minh các Trưởng khoa Vật lý với mục đích “sửa chữa” những “thiếu sót” hiện có trong vật lý; một tuyển tập “Chống lại chủ nghĩa duy tâm trong Vật lý hiện đại” đã được xuất bản, trong đó các đề xuất được đưa ra. đưa ra để đánh bại “chủ nghĩa Einstein”.
Tuy nhiên, khi Beria, người giám sát công việc chế tạo bom nguyên tử, hỏi I.V. Kurchatov liệu có đúng là nên từ bỏ cơ học lượng tử và thuyết tương đối hay không, ông nghe được:
“Nếu bạn từ bỏ chúng, bạn sẽ phải từ bỏ quả bom.”
Các cuộc tàn sát đã bị hủy bỏ, nhưng cơ học lượng tử và thuyết tương đối không thể được nghiên cứu chính thức ở Liên Xô cho đến giữa những năm 1950. Ví dụ, một trong những “nhà khoa học theo chủ nghĩa Marx” của Liên Xô vào năm 1952 trong cuốn sách “Những câu hỏi triết học về vật lý hiện đại” (do Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô xuất bản!) “đã chứng minh” sai lầm của E=mcXNUMX theo cách mà các nhà khoa học hiện đại đã chứng minh. những lang băm sẽ ghen tị:
“Trong trường hợp này, xảy ra một sự phân bố lại đặc biệt và chưa được khoa học phát hiện cụ thể về độ lớn của khối lượng, trong đó khối lượng không biến mất và là kết quả của sự thay đổi sâu sắc trong các kết nối thực sự của hệ thống... Không có chuyển đổi khối lượng thành năng lượng xảy ra, nhưng diễn ra một quá trình biến đổi vật chất phức tạp, trong đó khối lượng và năng lượng… trải qua những thay đổi tương ứng.”
Ông đã được đồng nghiệp của mình, một “nhà vật lý Marxist vĩ đại” khác A.K. Timiryazev nhắc lại trong bài viết “Một lần nữa về làn sóng chủ nghĩa duy tâm trong vật lý hiện đại”:
“Bài báo khẳng định, thứ nhất, việc đưa chủ nghĩa Einstein và cơ học lượng tử vào nước ta có mối liên hệ chặt chẽ với các hoạt động chống Liên Xô của kẻ thù, thứ hai, nó diễn ra dưới một hình thức đặc biệt của chủ nghĩa cơ hội - ngưỡng mộ phương Tây, và thứ ba, rằng đã vào những năm 1930 “Bản chất lý tưởng của “vật lý mới” và “trật tự xã hội” của giai cấp tư sản đế quốc đã được chứng minh”.
Và những người này muốn có được một bóng bán dẫn?!
Các nhà khoa học hàng đầu của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô Leontovich, Tamm, Fok, Landsberg, Khaikin và những người khác đã bị loại khỏi khoa vật lý của Đại học Quốc gia Moscow với tư cách là “những người theo chủ nghĩa lý tưởng tư sản”. Vào năm 1951, do Khoa Vật lý của Đại học Tổng hợp Moscow bị giải thể, các sinh viên học với Pyotr Kapitsa và Lev Landau được chuyển sang khoa vật lý, họ thực sự ngạc nhiên trước trình độ thấp của các giáo viên khoa vật lý. Đồng thời, trước khi có sự siết chặt vào nửa sau những năm 1930, không hề có cuộc nói chuyện nào về việc thanh lọc hệ tư tưởng trong khoa học, trái lại đã có sự trao đổi ý kiến hiệu quả với cộng đồng quốc tế, chẳng hạn như Robert Paul. đến thăm Liên Xô năm 1928, tham gia cùng với các cha đẻ của cơ học lượng tử, Paul Dirac, Adrien Maurice Dirac), Max Born và những người khác tại Đại hội các nhà vật lý lần thứ VI ở Kazan, và Losev nói trên đã đồng thời tự do viết thư về quang điện ảnh hưởng tới Einstein. Dirac vào năm 1932 đã xuất bản một bài báo đồng tác giả với nhà vật lý lượng tử Vladimir Fok của chúng ta. Thật không may, sự phát triển của cơ học lượng tử ở Liên Xô đã dừng lại vào cuối những năm 1930 và duy trì ở đó cho đến giữa những năm 1950, khi sau cái chết của Stalin, những chiếc đinh vít về hệ tư tưởng đã được nới lỏng và chủ nghĩa Lysenko cũng như những “đột phá khoa học” cực kỳ cận biên khác của chủ nghĩa Marx đã được tháo gỡ.
Cuối cùng, còn có yếu tố thuần túy trong nước của chúng ta, chủ nghĩa bài Do Thái đã được đề cập, kế thừa từ Đế quốc Nga. Nó không biến mất ở đâu sau cuộc cách mạng, và vào cuối những năm 1940, “vấn đề Do Thái” lại bắt đầu nảy sinh. Theo hồi ức của nhà phát triển CCD Yu. R. Nosov, người cùng ngồi với Krasilov trong cùng hội đồng luận án (trình bày trong “Điện tử” số 3/2008):
những người lớn tuổi hơn và khôn ngoan hơn biết rằng trong tình huống như vậy họ phải ẩn náu và tạm thời biến mất. Trong hai năm, Krasilov hiếm khi đến thăm NII-160. Họ nói rằng anh ấy đang giới thiệu máy dò ở nhà máy Tomilino. Ngay sau đó, một số người đam mê lò vi sóng Fryazino đáng chú ý, dẫn đầu bởi S. A. Zusmanovsky, không có ý chí tự do, đã yêu cầu Saratov nâng cao vùng đất trinh nguyên điện tử Volga. “Chuyến công tác” kéo dài của Krasilov không chỉ làm chậm quá trình khởi đầu bóng bán dẫn của chúng tôi mà còn làm tăng sự thận trọng và thận trọng của nhà khoa học, người lãnh đạo và người có thẩm quyền lúc bấy giờ, điều này sau này có thể đã trì hoãn sự phát triển của bóng bán dẫn silicon và gali arsenide.
Hãy so sánh điều này với công việc của nhóm Bell Labs.
Xây dựng chính xác mục tiêu của dự án, tính kịp thời của việc xây dựng nó, sự sẵn có của các nguồn lực khổng lồ. Giám đốc phát triển Marvin Kelly, một chuyên gia trong lĩnh vực cơ học lượng tử, đã tập hợp một nhóm các chuyên gia hàng đầu từ Massachusetts, Princeton và Stanford, và phân bổ cho họ nguồn lực gần như vô hạn (hàng trăm triệu đô la mỗi năm). William Shockley, về mặt con người, là một người có nét tương đồng với Steve Jobs: đòi hỏi điên cuồng, tai tiếng, thô lỗ với cấp dưới, có tính cách kinh tởm (nhân tiện, ông ta cũng là một người quản lý không quan trọng, không giống như Jobs), nhưng đồng thời. , với tư cách là trưởng nhóm kỹ thuật của tập đoàn, anh ấy có tính chuyên nghiệp cao nhất, tư duy rộng rãi và tham vọng cao độ - để đạt được thành công, anh ấy sẵn sàng làm việc 24 giờ một ngày. Đương nhiên, không kể việc ông là một nhà vật lý thực nghiệm xuất sắc. Nhóm được thành lập trên nguyên tắc đa ngành - mỗi người đều là bậc thầy trong nghề của mình.
người Anh
Công bằng mà nói, bóng bán dẫn đầu tiên đã bị toàn bộ cộng đồng thế giới đánh giá thấp hoàn toàn, không chỉ ở Liên Xô, và đây cũng là lỗi của chính thiết bị này. Các bóng bán dẫn điểm germanium thật khủng khiếp. Chúng có công suất thấp, được chế tạo gần như thủ công, mất các thông số khi đun nóng và lắc, đồng thời cho phép hoạt động liên tục trong khoảng từ nửa giờ đến vài giờ. Ưu điểm duy nhất của chúng so với đèn là kích thước nhỏ gọn và mức tiêu thụ điện năng thấp. Và các vấn đề về quản lý nhà nước đối với sự phát triển không chỉ xảy ra ở Liên Xô. Ví dụ, người Anh, theo Hans-Joachim Queisser (nhân viên của Tập đoàn bóng bán dẫn Shockley, một chuyên gia về tinh thể silicon và cùng với Shockley, cha đẻ của pin mặt trời), thường coi bóng bán dẫn là một loại quảng cáo xảo quyệt. mánh lới quảng cáo cho Phòng thí nghiệm Bell.
Thật ngạc nhiên, họ đã bỏ lỡ việc sản xuất các vi mạch theo sau bóng bán dẫn, mặc dù thực tế là ý tưởng tích hợp lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1952 bởi kỹ sư vô tuyến người Anh Geoffrey William Arnold Dummer (đừng nhầm với Jeffrey Lionel Dahmer nổi tiếng người Mỹ). ), người sau này nổi tiếng là "nhà tiên tri của mạch tích hợp". Trong một thời gian dài, ông cố gắng tìm kiếm nguồn tài trợ ở quê nhà không thành công, chỉ đến năm 1956, ông mới có thể tạo ra nguyên mẫu IP của riêng mình bằng phương pháp tăng trưởng tan chảy, nhưng trải nghiệm không thành công. Năm 1957, Bộ Quốc phòng Anh cuối cùng đã công nhận công việc của ông là không hứa hẹn; các quan chức đã thúc đẩy việc từ chối bởi chi phí cao và các thông số kém hơn so với các thiết bị rời rạc (họ lấy đâu ra các giá trị tham số của IC chưa được tạo ra - bí mật quan liêu).
Song song đó, cả 4 công ty bán dẫn của Anh đều cố gắng phát triển IP riêng: STC, Plessey, Ferranti và Marconi-Elliott Avionic Systems Ltd (được thành lập sau khi GEC-Marconi tiếp quản Elliott Brothers), nhưng không ai trong số họ thực sự thiết lập được việc sản xuất vi mạch . Hiểu được sự phức tạp của công nghệ Anh là điều khá khó khăn, nhưng cuốn sách “Lịch sử ngành công nghiệp bán dẫn thế giới (Lịch sử và quản lý công nghệ)” viết năm 1990 đã giúp ích.
Tác giả của nó, Peter Robin Morris, lập luận rằng người Mỹ không phải là những người đầu tiên phát triển vi mạch. Plessey đã tạo ra một nguyên mẫu IC vào năm 1957 (trước Kilby!), mặc dù việc sản xuất thương mại bị trì hoãn cho đến năm 1965 (!!) và khoảnh khắc đó đã bị mất. Alex Cranswick, một cựu nhân viên của Plessey, cho biết họ đã thu được các bóng bán dẫn silicon lưỡng cực rất nhanh vào năm 1968 và sản xuất hai thiết bị logic ECL cùng với chúng, bao gồm một bộ khuếch đại logarit (SL521), được sử dụng trong một số dự án quân sự, có thể là trong ICL máy tính.
Peter Swann tuyên bố trong "Tầm nhìn doanh nghiệp và sự thay đổi công nghệ nhanh chóng" rằng Ferranti đã chuẩn bị các chip dòng MicroNOR I đầu tiên để đặt hàng hạm đội trở lại năm 1964. Người sưu tập các vi mạch đầu tiên, Andrew Wylie, đã làm rõ thông tin này qua thư từ với các nhân viên cũ của Ferranti và họ đã xác nhận điều đó, mặc dù hầu như không thể tìm thấy thông tin về điều này ngoài các cuốn sách cực kỳ chuyên môn cao của Anh (chỉ có bản sửa đổi MicroNOR II cho Ferranti Argus 400 1966 được biết đến nhiều trên Internet trong năm).
Theo những gì được biết, STC không phát triển IC để sản xuất thương mại, mặc dù họ đã sản xuất các thiết bị lai. Marconi-Elliot đã chế tạo các vi mạch thương mại, nhưng với số lượng cực kỳ nhỏ và hầu như không có thông tin nào về chúng được lưu giữ ngay cả trong các nguồn tài liệu của Anh những năm đó. Kết quả là cả 4 công ty của Anh đã hoàn toàn bỏ lỡ quá trình chuyển đổi sang máy móc thế hệ thứ ba, vốn đã bắt đầu tích cực ở Hoa Kỳ vào giữa những năm 1960 và thậm chí ở Liên Xô trong cùng thời gian - ở đây, người Anh thậm chí còn tụt hậu so với Liên Xô.
Trên thực tế, do đã bỏ lỡ cuộc cách mạng kỹ thuật nên họ cũng buộc phải đuổi kịp Hoa Kỳ, và vào giữa những năm 1960, Vương quốc Anh (đại diện là ICL) không hề phản đối việc hợp nhất với Liên Xô để sản xuất một loại máy bay mới. một dòng máy tính lớn, nhưng đó lại là một câu chuyện hoàn toàn khác.
Ở Liên Xô, ngay cả sau khi Bell Labs xuất bản mang tính đột phá, bóng bán dẫn vẫn không trở thành ưu tiên hàng đầu của Viện Hàn lâm Khoa học.
Tại Hội nghị toàn liên minh lần thứ VII về chất bán dẫn (1950), lần đầu tiên sau chiến tranh, gần 40% báo cáo được dành cho quang điện và không có báo cáo nào về Đức và silicon. Và trong giới khoa học cao, họ rất cẩn thận về thuật ngữ, gọi bóng bán dẫn là “triode tinh thể” và cố gắng thay thế “lỗ” bằng “lỗ”. Đồng thời, cuốn sách của Shockley đã được dịch ở nước ta ngay sau khi xuất bản ở phương Tây, nhưng không có sự hiểu biết và cho phép của các nhà xuất bản phương Tây và chính Shockley. Hơn nữa, trong phiên bản trong nước, đoạn nêu “quan điểm duy tâm của nhà vật lý Bridgman, mà tác giả hoàn toàn đồng ý” đã bị loại trừ; lời nói đầu và ghi chú đầy chỉ trích:
“Tài liệu được trình bày không đủ nhất quán… Người đọc… sẽ bị lừa dối trong những kỳ vọng của mình… Một nhược điểm nghiêm trọng của cuốn sách là ngăn cản công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô.”
Nhiều ghi chú đã được đưa ra “điều này sẽ giúp độc giả Liên Xô hiểu được những phát biểu sai lầm của tác giả”. Người ta thắc mắc tại sao một thứ tồi tệ như vậy lại được dịch ra chứ đừng nói đến việc sử dụng làm sách giáo khoa về chất bán dẫn.
Điểm phá vỡ năm 1952
Một bước ngoặt trong việc tìm hiểu vai trò của bóng bán dẫn trong Liên minh chỉ đến vào năm 1952, khi một số đặc biệt của tạp chí kỹ thuật vô tuyến Hoa Kỳ “Kỷ yếu của Viện Kỹ sư Vô tuyến” (nay là IEEE) được xuất bản, hoàn toàn dành riêng cho bóng bán dẫn. Vào đầu năm 1953, Berg bất khuất quyết định hoàn thiện chủ đề mà ông đã bắt đầu từ 9 năm trước, và chơi những con át chủ bài của mình, tiến lên đỉnh cao. Vào thời điểm đó, ông đã là Thứ trưởng Bộ Quốc phòng và đã chuẩn bị một lá thư gửi Ủy ban Trung ương CPSU về việc phát triển công việc tương tự. Sự kiện này được lồng vào phiên họp VNTORES, tại đó đồng nghiệp của Losev, B. A. Ostroumov, đã đưa ra một báo cáo lớn “Ưu tiên của Liên Xô trong việc tạo ra rơle điện tử tinh thể dựa trên công trình của O. V. Losev.”
Nhân tiện, anh ấy là người duy nhất tôn vinh sự đóng góp của đồng nghiệp. Trước đó, vào năm 1947, một số số tạp chí “Uspekhi Fizicheskikh Nauk” đã đăng các bài đánh giá về sự phát triển của vật lý Liên Xô trong hơn ba mươi năm - “Nghiên cứu của Liên Xô về chất bán dẫn điện tử”, “Vật lý vô tuyến Liên Xô trong 30 năm”, “Điện tử Liên Xô trong 30 năm”. năm”, về Losev và nghiên cứu của ông về Cristadine chỉ được đề cập trong một bài đánh giá (của B.I. Davydova), và thậm chí sau đó còn được đề cập đến.
Vào thời điểm này, dựa trên công trình của năm 1950, OKB 498 đã phát triển các điốt nối tiếp đầu tiên của Liên Xô từ DG-V1 đến DG-V8. Chủ đề bí mật đến mức các chi tiết phát triển đã bị xóa vào đầu năm 2019.
Kết quả là vào năm 1953, một chiếc NII-35 đặc biệt (sau này là Pulsar) đã được thành lập, và vào năm 1954, Viện Chất bán dẫn của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô được thành lập, giám đốc của Viện này là ông chủ của Losev, Viện sĩ Ioffe. Tại NII-35, vào năm phát hiện ra nó, Susanna Madoyan đã tạo ra mẫu đầu tiên của bóng bán dẫn germanium pnp bằng hợp kim phẳng, và vào năm 1955, việc sản xuất chúng bắt đầu dưới nhãn hiệu KSV-1 và KSV-2 (sau đây gọi là P1 và P2). Như Nosov đã nói ở trên nhớ lại:
“Điều thú vị là sự phát triển nhanh chóng của NII-35 được tạo điều kiện thuận lợi nhờ việc xử tử Beria vào năm 1953. Vào thời điểm đó, SKB-627 được đặt tại Moscow, nơi họ cố gắng tạo ra lớp phủ chống radar từ tính; Beria nhận được sự bảo trợ của doanh nghiệp. Sau khi bị bắt và hành quyết, ban giám đốc SKB đã thận trọng giải tán, không chờ hậu quả, tòa nhà, nhân sự và cơ sở hạ tầng - mọi thứ đều đổ dồn vào dự án bóng bán dẫn, đến cuối năm 1953, toàn bộ nhóm A.V. Krasilov đã kết thúc ở đây.”
Cho dù đây có phải là huyền thoại hay không vẫn nằm trong lương tâm của tác giả câu trích dẫn, nhưng nếu biết về Liên Xô, điều này rất có thể đã xảy ra.
Cùng năm đó, việc sản xuất công nghiệp bóng bán dẫn điểm KS1-KS8 (một loại tương tự độc lập của Bell Type A) bắt đầu tại nhà máy Svetlana ở Leningrad. Một năm sau, Moscow NII-311 với một nhà máy thí điểm được đổi tên thành Viện nghiên cứu Sapphire với nhà máy Optron và tập trung lại vào việc phát triển điốt bán dẫn và thyristor.
Trong suốt những năm 50, Liên Xô, gần như đồng bộ với Hoa Kỳ, đã phát triển các công nghệ mới để sản xuất bóng bán dẫn phẳng và lưỡng cực: hợp kim, khuếch tán hợp kim và khuếch tán mesa. Để thay thế dòng KSV ở NII-160, F. A. Shchigol và N. N. Spiro đã bắt đầu sản xuất hàng loạt bóng bán dẫn điểm-điểm S1G-S4G (vỏ dòng C được sao chép từ Raytheon SK703-716), khối lượng sản xuất là vài chục chiếc mỗi ngày.
Làm thế nào mà quá trình chuyển đổi từ hàng chục công ty này sang việc xây dựng một trung tâm ở Zelenograd và sản xuất mạch tích hợp được thực hiện như thế nào? Chúng ta sẽ nói về điều này vào lần tới.
tin tức