اختراع قلب تپنده مدارها

برای آنهایی که از الکترونیک سررشته‌ای دارند یا کارشان در این حوزه است، کلمه «ترانزیستور» نامی بسیار آشناست. ترانزیستور مهم‌ترین قطعه مداری در الکترونیک محسوب می‌شود و به‌طور حتم مخترع آن، توانسته انقلابی را در عرصه الکترونیک به‌وجود آورد.

مردی به نام باردین 
جان باردین متولد روز بیست‌سوم‌ماه مه سال1908در مدیسن ویسکانسین، فیزیک‌دان و مهندسی بود که توانست 2 جایزه نوبل فیزیک را در سال‌های1956و 1972به‌دست آورد. او تنها کسی است که توانسته 2جایزه نوبل فیزیک را کسب کند. جان به همراه 2نفر از همکارانش موفق به اختراع ترانزیستور شد و نام خود را به‌همین دلیل در دنیای علم و فناوری بر سر زبان‌ها انداخت. پدرش چارلز، نخستین رئیس دانشکده پزشکی دانشگاه ویسکانسین بود و طبیعتا در چنین خانواده‌ای، جان هم به سمت علم‌آموزی کشیده شد. او در زادگاهش به مدرسه رفت و در 15سالگی از دبیرستان فارغ‌التحصیل شد. باردین پس از آن، تحصیلات عالیه خود را در دانشگاه ویسکانسین آغاز کرد. برخلاف پدر، او به مهندسی رو آورد و استعداد خود را در رشته برق بروز داد. جان علاقه بسیار زیادی به ریاضیات داشت و معتقد بود که با داشتن مدرک مهندسی می‌تواند شغل خوبی هم داشته باشد. باردین در سال1929موفق به کسب مدرک فوق‌لیسانس در رشته برق از دانشگاه ویسکانسین شد و پس از آن به دانشگاه پرینستون رفت و در سال1936توانست مدرک دکتری ریاضی بگیرد. او پس از اخذ مدرک دکتری به تدریس در دانشگاه‌های مختلف رو آورد.

اهمیت ترانزیستور
در یک تعریف ساده می‌توانیم بگوییم که ترانزیستور برای تقویت یا قطع و وصل سیگنال‌ها به‌کار می‌رود. در اصل ترانزیستور گاهی در مدار به‌صورت کلید قطع و وصل کاربرد دارد و برخی وقت‌ها نیز به شکل تقویت‌کننده ولتاژ یا جریان، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در یک کلام، ترانزیستور قلب تپنده مدارهای الکترونیکی محسوب می‌شود. ترانزیستورها از عنصرهای نیمه‌هادی سیلیسیم یا ژرمانیوم تشکیل می‌شوند؛ یعنی در بعضی موارد رسانا هستند و در برخی مواقع نارسانا.

ورود به آزمایشگاه بل و ثبت اختراع
به گزارش همشهری، باردین در سال1945و درحالی‌که استاد دانشگاه مینه‌سوتا بود به آزمایشگاه‌های تلفن گراهام بل منتقل شد و در آنجا بود که با همکاری ویلیام شاکلی و والتر برتن موفق به اختراع ترانزیستور شد. آنها در ابتدا و همزمان با روزهای پایانی جنگ جهانی دوم تولید دیودهای میکسر کریستال ژرمانیوم خالص را دنبال می‌کردند. این دیودها در یگان‌های راداری ارتش به‌عنوان میکسر فرکانس در گیرنده‌های میکروموج استفاده می‌شد. دانشمندان در دانشگاه پردو موفق شدند کریستال‌های نیمه‌هادی ژرمانیوم با کیفیت خوب را که در آزمایشگاه‌های بل استفاده می‌شد، تولید کنند. با این حال، سرعت سوئیچ فناوری لامپی اولیه برای این کار کافی نبود و همین باعث شد که تیم آزمایشگاه بل به سمت استفاده از دیودهای حالت جامد بروند. آنها شروع به طراحی سه‌قطبی نیمه‌هادی کردند، اما خیلی زود به این نتیجه رسیدند که این کار، چندان آسان نیست و در واقع پروژه‌ای بزرگ پیش روی‌شان قرار دارد. جان باردین اما یک شاخه جدید فیزیک سطحی درست کرد و به همراه تیمش موفق به ساخت یک قطعه کاری شد. این قطعه در واقع همان ترانزیستور بود؛ نامی که از طریق یک قرعه‌کشی روی آن قطعه گذاشته شد! در یادداشت‌های باقیمانده از آزمایشگاه بل آمده است:«ترانزیستور، یک ترکیب اختصاری از کلمات «ترانسفر» (انتقال) و «رزیستور» (مقاومت) است. این قطعه به‌صورت منطقی متعلق به خانواده مقاومت متغیر است. این ابداع در سال1947به‌ثبت رسید و آنها به‌دلیل اختراع ترانزیستور جایزه نوبل فیزیک را به‌دست آوردند».

مخترعان پیشین
نخستین حق اختراع ترانزیستور در سال1928در آلمان توسط فیزیک‌دانی به نام یولیوس ادگار لیلینفلد به ثبت رسید. او برای این اختراع هیچ مقاله‌ای منتشر نکرد و به‌همین دلیل ثبت ترانزیستور توسط او هیچ‌گاه جنبه رسمی به‌خود نگرفت. در سال1934یک فیزیک‌دان آلمانی دیگر به‌نام دکتر اسکار هایل، ترانزیستور دیگری را به ثبت رساند، ولی او نیز به دلایل نامشخص مدرکی برای این اختراع ارائه نکرد. البته در دهه1990مشخص شد که یکی از طرح‌های لیلینفلد بهره تقویت‌کنندگی قابل توجهی داشته‌است.

ادامه راه
اختراع ترانزیستور، پایانی بر بلندپروازی‌های باردین نبود. او در سال1951با ترک آزمایشگاه بل راهی دانشکده مهندسی برق و فیزیک در دانشگاه ایلینوی شد. 
جان بین سال‌های 1952تا 1975یک استاد دانشگاه فعال در این دانشگاه بود و در سال1972به همراه لئون نیل کوپر و جان رابرت شریفر دومین جایزه نوبل فیزیک خود را برای ارائه نظریه بی‌سی‌اس در مورد ابررسانایی به‌دست آورد. جان باردین در روز سی‌ام ژانویه سال1991درگذشت.

نخستین نمونه
نخستین حق اختراع ترانزیستور در سال1928در آلمان توسط فیزیک‌دانی به نام یولیوس ادگار لیلینفلد به ثبت رسید. او برای این اختراع هیچ مقاله‌ای منتشر نکرد و به‌همین دلیل ثبت ترانزیستور توسط او هیچ‌گاه جنبه رسمی به‌خود نگرفت