From Wikipedia, the free encyclopedia
Џон Бардин (енгл. ; Висконсин, 23. мај 1908 — Бостон, 31. јануар 1991) био је амерички физичар. Рођен у Медисону (САД).[5] Докторирао је математичку физику на Универзитету Принстон. Нобелову награду из физике добио је два пута. 1956. за откриће транзистора и 1972. за развој теорије суперпроводљивости.[6][7]
| Џон Бардин | |
|---|---|
 | |
| Датум рођења | 23. мај 1908. |
| Место рођења | Висконсин, САД |
| Датум смрти | 31. јануар 1991. (82 год.) |
| Место смрти | Бостон, САД |
| Образовање | Универзитет Принстон, Универзитет Висконсина у Медисону |
| Ученици |
|
| Награде |
|
Џон Бардин је дипломирао и магистрирао електротехнику на Универзитету у Висконсину (Медисон), а докторат из поља математичке физике је примио на Универзитету Принстон.[8] Џон је радио у више установа, а након рата 1945. придружује се Беловим телефонским лабораторијама у Мари Хилу, Њу Џерзи[7], где заједно с Братајном и Шоцлијем спроводи истраживања својстава проводљивости електрона у суперпроводницима и саме суперпроводности. Неколико дана пре Божића, 23. децембра 1947. открили су транзистор који је покренуо праву технолошку револуцију.
Раних 50-их година прошлог века, Бардеен наставља истраживања о суперпроводљивости која је започео још 1930. и за своја теоретска објашњења појаве суперпроводљивости прима своју другу Нобелову награду. Теорија коју је успешно пласирао са својим колегама, данас је позната као БЦС теорија, по иницијалима проналазача Бардина, Купера и Шрифера. Свој је рад наставио и даље - посвећујући се у првом реду суперпроводницима. На Универзитету Илиноис је радио као професор електротехнике од 1951. до 1975. године. Бардин је преминуо 30. јануара 1991. године. По природи је био миран и тих човек.[9]
Транзистор (енгл. , од : преносни отпорник) је активни полупроводнички елемент са три електроде. Разликују се биполарни и униполарни транзистори. Променом улазне струје биполарнога транзистора или улазног напона униполарнога транзистора управља се струјом у излазном кругу. У аналогним склоповима транзистори се примењују понајпре за појачање сигнала, а у дигиталним склоповима као управљане склопке. Назив транзистор потиче из 1947, када су амерички истраживачи Џон Бардин, Волтер Хаузер Братејн и Вилијам Брадфорд Шокли конструисали први германијумски биполарни транзистор.
Биполарни транзистор састоји се од три слоја полупроводника, с контактима емитера (), базе () и колектора (). Постоје -транзистори и -транзистори (полупроводници). Код -транзистора база -типа полупроводника направљена је између емитера и колектора који су -типа, док су код -транзистора слојеви емитера, базе и колектора супротнога типа. У раду биполарног транзистора учествују оба типа носилаца. У нормалном активном подручју рада транзистора емитер инјектира носиоце у базу. Мањи део носилаца губи се (рекомбинује) у уској бази, чинећи малу струју базе, а већи део пролази кроз базу у колектор, узрокујући струју колектора. Код -транзистора основну струју чине електрони, а код -транзистора шупљине. Струје емитера, базе и колектора међусобно су пропорционалне. У најчешће кориштеном споју заједничког емитера мала промена улазне струје базе узрокује велику промену излазне струје колектора, чиме се остварује појачавајуће деловање транзистора у појачању сигнала. Биполарни транзистор употребљава се и као склопка. Зависно од улазне струје базе, транзистор се пребацује из подручја запирања у подручје засићења и обратно; у подручју запирања ради као искључена склопка уз занемариве струје, а у подручју засићења као укључена склопка уз мали пад напона између колектора и емитера.
Униполарни транзистор означава се скраћеницом (енгл. : транзистор управљан пољем). има три основне електроде: увод (), управљачку електроду () и одвод (). Напоном прикљученим између увода и управљачке електроде модулише се полупроводнички отпор (назван канал) између увода и одвода, чиме се управља струјом одвода. Зависно од типа полупроводника у каналу разликују се -канални и -канални -ови. Рад -ова одређује ток само једнога типа носилаца – електрона код -каналних и -ова шупљина код -каналних. Управљачка електрода електрично је изолована од канала те се -ови одликују великим улазним отпором. Зависно од конструкције користи се више типова -ова. Код -а (енгл. : спојни ) канал и управљачка електрода чине запорно поларизовани -спој, а код -а (енгл. : метални полупроводнички ) запорно поларизовани -спој замењен је запорно поларизованим спојем метал-полупроводник. Код -а (енгл. : металнооксидни полупроводнички ) метална или полисилицијумска управљачка електрода изолована је од канала танким слојем силицијум диоксида (2). има четврту електроду, подлогу (), која се најчешће спаја с уводом. Посебна врста -ова је (енгл. : транзистор с високом покретљивости електрона). Попут биполарног транзистора, -ови се користе као појачавајући елементи или као напоном управљане склопке.
Биполарни транзистори струјно су управљани елементи, а -ови напонски управљиви. Биполарни транзистори имају већу стрмину, те су појачања појачала реализована с биполарним транзисторима већа од појачања појачала с -овима. Уз то су биполарни транзистори бржи и уз исте димензије дају јачу струју од -ова. Биполарни се транзистори могу управљати светлосним снопом, што се примењује у изведби фототранзистора (фотомултипликатор), елемената за претварање светлоснога сигнала у оптички. Главна је предност -ова велик улазни отпор. Температурни је коефицијент излазне струје -ова негативан, а биполарних транзистора позитиван, те су -ови погоднији транзистори за конструкцију појачала снаге.
Основни полуводички материјал за реализацију биполарних транзистора, -ова и -ова, и даље је силицијум. У неким се изведбама биполарних транзистора и -ова силицијум се комбинује с германијумом (силицијумско-германијумски транзистори, ), понајприје ради повећања брзине рада. Већом брзином рада одликују се транзистори који се као полуводичким материјалом користе галијум арсенидом (). Од галијум арсенида израђују се -ови, а од комбинације галијум арсенида и алуминијум-галијум арсенида () производе се хетероспојни биполарни транзистори (-ови – од енгл. ) и -ови. Назив употребљава се и за силицијско-германијске биполарне транзисторе.
Захваљујући добрим својствима попут велике брзине рада, мале потрошње, велике поузданости и мале цене, транзистори су основни елементи електронских склопова различитих функција попут појачала, стабилизатора, модулатора, генератора сигнала, дигиталних логичких склопова, полуводичких меморија и слично. Као дискретне компоненте у засебним кућиштима, транзистори се производе за различите намене. Уз транзисторе опште намене, с уједначеним карактеристикама, израђују се транзистори с оптимираним карактеристикама за поједине примене, на пример високофреквенцијски транзистори, транзисторске склопке, високонапонски транзистори и транзистори снаге.
У већој мери транзистори се користе као део интегрисаних склопова у којима се у истој, најчешће силицијумској, плочици интегрише велик број транзистора и осталих елемената (диода, отпорника, кондензатора). Аналогни интегрисани склопови попут операцијских појачала и стабилизатора темеље се претежно на примени биполарних транзистора. Улазни транзистори интегрисаних операцијских појачала често су -ови, који осигуравају велики улазни отпор појачала. Већина дигиталних интегрисаних склопова изводи се у комплементарној -техници (), у којој се употребљавају комплементарни парови -каналних и -каналних -ова. Захваљујући једноставности и малим димензијама -ова те малој потрошњи, у комплементарној -техници реализирају се интегрисани склопови велике сложености попут микропроцесора и меморијских склопова с више од 109 транзистора. Често се у комплементарној -техници у истом интегрисаном склопу уз дигиталне функције изводе и аналогне. Оптимална својства сложених интегрисаних склопова постижу се комбинацијом -а и биполарних транзистора у -техници (назив упућује на истодобно кориштење биполарних комплементарних -транзистора на истој силицијумској плочици). Најбржи су интегрисани склопови од галијум арсенида темељени на примени -ова и -ова. Такви се склопови најчешће користе у високофреквенцијским комуникацијским уређајима, на пример у мобилној телефонији.[10]
Суперпроводљивост је стање појединих материја које се на ниским температурама очитује у нестанку њихова електричнога отпора, проласку електричне струје кроз танку изолаторску баријеру унутар њих без електричног отпора (Џозефсонов учинак - Брајан Дејвид Џозефсон) и лебдењу магнета изнад њихове површине (Мајснеров учинак - Валтер Мајснер).[11] Суперпроводљивост је квантномеханичка појава и не може се објаснити класичном физиком. Типично настаје у неким материјалима на јако ниским температурама (нижим од -200 ).
БЦС теорија или Бардин-Купер-Шриферова теорија је прва микроскопска теорија суперпроводљивости (1957).[12][13][14] Полази од претпоставке да на врло ниским температурама у кристалној решетки суперпроводника привлачно међуделовање електрон–решетка–електрон надјачава одбојну електричну силу међу електронима, тј. да електрони при проласку кроз решетку привлаче њене јоне, што резултира повећањем густине позитивног набоја у том подручју и, док се решетка не врати у равнотежно стање, привлачи друге електроне. У таквим условима електрони којима су спинови и количине кретања супротни крећу се у паровима (Куперови парови), а сваки пар електрона на међусобној удаљености од приближно 100 креће се кроз кристалну решетку без губитка енергије и може тунелисати кроз изолаторску баријеру. Порастом температуре атоми решетке све јаче осцилују, изнад критичне температуре раздвајају електронске парове, електрони се више не могу кретати без губитака и појављује се електрични отпор. За развој БЦС-теорије Џон Бардин, Леон Купери Џон Роберт Шрифер добили су Нобелову награду за физику 1972.[15]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
