ترانزستور حاجز السطح

يُعد ترانزستور الحاجز السطحي نوعًا من الترانزستورات طورته شركة فيلكو عام 1953 كتحسين لترانزستور الوصلة السبيكية وترانزستور التلامس النقطي السابق . ومثل ترانزستور شوتكي الحديث ، فقد وفر سرعة أعلى بكثير من الترانزستورات السابقة، واستخدم وصلات معدنية-شبه موصلة (بدلاً من وصلات شبه موصلة-شبه موصلة )، ولكن على عكس ترانزستور شوتكي، كانت كلتا الوصلتين معدنيتين-شبه موصلتين.

استخدمت شركة فيلكو عملية حاصلة على براءة اختراع لتطبيق تيارين نفاثين كهروكيميائيين دقيقين من كبريتات الإنديوم السائلة (محلول إلكتروليتي) على جانبين متقابلين من شريط رقيق من مادة الجرمانيوم من النوع N. تعمل هذه العملية على حفر وتشكيل تجاويف دائرية على كل جانب من مادة الجرمانيوم، حتى تصبح المادة رقيقة للغاية بسماكة بضعة أجزاء من عشرة آلاف من البوصة. بعد انتهاء عملية الحفر، يتم عكس قطبية الإلكتروليت، مما يؤدي إلى ترسيب الإنديوم المعدني كهربائيًا في هذه التجاويف الدائرية المحفورة، مُشكلاً بذلك قطبي الباعث والمجمع للترانزستور. ^{[ 1 ] [ 2 ]} كان ترانزستور فيلكو ذو الحاجز السطحي أول ترانزستور وصلة عالي التردد في العالم، قادرًا على الوصول إلى ترددات تصل إلى 60  ميجاهرتز. وقد طُوّر وأُنتج في شركة لانسديل تيوب، التابعة لشركة فيلكو. ^{[ 3 ]} أنتجت شركة فيلكو فيلمًا إنتاجيًا في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي حول عمليات تصنيع ترانزستورات الحاجز السطحي وتطوير المنتجات بعنوان " ترانزستورات فيلكو - العمالقة الصغار للمستقبل "..

طُوِّرَ جهاز راديو السيارة Mopar 914HR، وهو أول راديو سيارة في العالم يعمل بالكامل بتقنية الترانزستور، وأُنتِجَ بواسطة شركتي كرايسلر وفيلكو عام 1955. وقدّمت كرايسلر هذا الراديو كخيار إضافي في خريف عام 1955 لخطها الجديد من سيارات كرايسلر وإمبريال. وكانت شركة فيلكو هي المُصنِّعة لأجهزة راديو السيارات هذه التي تعمل بالكامل بتقنية الترانزستور لصالح شركة كرايسلر، كما استخدمت ترانزستوراتها ذات الحاجز السطحي في تصميم دائرة الراديو. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

ابتداءً من عام 1955، قررت شركة فيلكو بيع تراخيص تصنيع تجارية لشركات أشباه الموصلات الإلكترونية الكبرى الأخرى، مما منحها الحق في إنتاج وبيع ترانزستورات حاجز السطح عالية التردد. وكانت شركة سبريج إلكتريك من أوائل الشركات التي اشترت ترخيصًا من فيلكو في أواخر عام 1955، وبدأت بتصنيع ترانزستورات حاجز السطح تحت اسمها سبريج في أوائل عام 1956. كما اشترت شركة سيميكوندكتورز ليمتد، التابعة لشركة بليسي البريطانية، ترخيصًا من فيلكو في أوائل عام 1957. ^{[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ]} وفي عام 1959، اشترت شركة جنرال ترانزستور كوربوريشن أيضًا ترخيصًا من فيلكو لتصنيع خط إنتاجها الكامل من الترانزستورات عالية السرعة. ^{[ 11 ]}

في عام 1956، طورت شركة فيلكو نسخةً "محسّنة" ذات سرعة أعلى من ترانزستور الحاجز السطحي الأصلي، والذي استُخدم في التطبيقات العسكرية وأُطلق عليه اسم ترانزستور الحاجز السطحي ذي القاعدة المنتشرة (SBDT). استخدمت فيلكو الانتشار السطحي لجزيئات ذرات الفوسفور في الحالة الغازية، لاختراق سطح مادة القاعدة شبه الموصلة. كان ترانزستور SBDT من فيلكو قادرًا على العمل في نطاق الترددات العالية جدًا (UHF). ^{[ 12 ] [ 13 ]} استُخدم ترانزستور الحاجز السطحي المحسّن SBDT من فيلكو في التصميم الأولي لجهاز إرسال الأقمار الصناعية Minitrack بقدرة 10 ميلي واط (منارة راديوية)، ضمن برنامج مشروع قمر Vanguard I التابع للبحرية الأمريكية . ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

في 31 يناير 1958، أطلقت وكالة الصواريخ الباليستية التابعة للجيش الأمريكي أول قمر صناعي يدور حول الأرض في الولايات المتحدة من قاعدة كيب كانافيرال في فلوريدا، والذي سُمي " إكسبلورر 1" ، وطُوّر بواسطة مختبر الدفع النفاث التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا . تضمنت حمولة القمر الصناعي "إكسبلورر 1" جهاز إرسال منخفض الطاقة يعمل بتقنية الترانزستورات (منارة راديوية) بتردد 108.00 ميجاهرتز، استُخدم للتتبع والقياس عن بُعد، وكان يتألف في تصميمه الأصلي من ترانزستور حاجز سطحي عالي التردد من نوع "فيلكو". ^{[ 18 ]} 

كان ترانزستور فيلكو ذو الحاجز السطحي عالي التردد أول ترانزستور مناسب لأجهزة الكمبيوتر عالية السرعة. طورت شركة فيلكو وأنتجت حاسوبًا مصغرًا يعمل بالترانزستور يُسمى ترانساك (اختصارًا لـ Transicor Automatic Computer، طرازات C-1000 وC-1100)، لطائرات البحرية المقاتلة النفاثة عام 1955. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

في عام 1955، بدأ باحثو مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتصميم وبناء أول حاسوب عام قابل للبرمجة يعمل بالترانزستورات، بسعة 18 بت ، أُطلق عليه اسم TX-0 . كان حاسوبًا تجريبيًا، استُخدم لاختبار دوائر المنطق الترانزستورية وذاكرة النواة المغناطيسية ذات السعة الكبيرة ، واكتمل بناؤه وبدأ تشغيله في أبريل 1956. تألفت دوائر حاسوب TX-0 من 3600 ترانزستور، واستخدمت ترانزستور Philco L-5122 في تصميمها. وفي عام 1957، بدأ مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتصميم وبناء حاسوب عام واسع النطاق قابل للبرمجة يعمل بالترانزستورات، بسعة 36 بت ، أُطلق عليه اسم TX-2 . بدأ تشغيله في عام 1958، واستخدم 22000 ترانزستور، من بينها ترانزستورات Philco ذات الحاجز السطحي. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

في يونيو 1955، فازت شركة فيلكو بعقد مع وكالة الأمن القومي لبناء حاسوب علمي يعمل بالكامل بتقنية الترانزستور. وكان هذا الحاسوب، الذي يُعد الأول من نوعه في العالم، يُسمى SOLO، وقد سوّقته فيلكو تجاريًا لاحقًا باسم Transac S-1000. وفي وقت لاحق من العام نفسه، تعاقدت فيلكو مع وحدة أبحاث حوض ديفيد تايلور التابعة للبحرية الأمريكية لبناء حاسوب أكبر حجمًا يعمل بالكامل بتقنية الترانزستور باستخدام تقنية الترانزستور ذي الحاجز السطحي، والذي أُطلق عليه اسم CPXQ. وقد سوّقته فيلكو تجاريًا لاحقًا باسم Transac S-2000، وهو حاسوب إلكتروني لمعالجة البيانات. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

خلال الفترة 1955-1956، تولت شركة فيرانتي كندا مسؤولية تصغير حجم حاسوب الدفاع التكتيكي البحري DATAR (نظام التتبع والتحليل الرقمي التلقائي) التابع للبحرية الملكية الكندية. وقد استخدمت فيرانتي كندا ترانزستورات الحاجز السطحي SB-100 من شركة فيلكو في تصميماتها التجريبية لدوائر الترانزستور النموذجية. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

في أواخر عام 1956، قامت شركة فيرانتي كندا ببناء أول نظام فرز بريد تجريبي يعمل بالترانزستورات في العالم ( حاسوب مرجعي للمسار ). تم تسليمه إلى نظام البريد الكندي في يناير 1957، وكان قادرًا على فرز 36000 رسالة في الساعة. استخدم هذا النظام التجريبي المحوسب لفرز البريد ترانزستورات فيلكو SB-100. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

كان جهازا الحاسوب العلمي S-1000 والحاسوب الإلكتروني لمعالجة البيانات S-2000 من إنتاج شركة فيلكو أول حاسوبين تجاريين واسعي النطاق يعملان بالكامل بالترانزستورات، وقد طُرحا في عام 1957 واستخدما ترانزستورات ذات حاجز سطحي. ^{[ 20 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

في يونيو 1957، تم بناء وتركيب حاسوب التوجيه الأرضي الترانزستوري (AN/GSQ-33) التابع لشركة بوروز في ميدان اختبار الصواريخ في كيب كانافيرال، وذلك لصالح نظام الدفاع الصاروخي الباليستي العابر للقارات "أطلس" التابع للقوات الجوية الأمريكية. وقد صمم هذا النظام المهندس إسحاق أورباخ من شركة بوروز، واستخدم ترانزستورات الحاجز السطحي من شركة فيلكو. ^{[ 37 ]}

في عامي 1956-1957، صممت شركة ريمنجتون راند سانت بول يونيفاك ، التابعة لشركة سبيري راند، وبنت حاسوبًا تجريبيًا يعمل بالترانزستورات لنظام تيتان 1 للصواريخ الباليستية العابرة للقارات التابع للقوات الجوية الأمريكية . ^{[ 38 ] [ 39 ]} وقد صممه المهندس سيمور كراي من يونيفاك في سانت بول ، وأطلق عليه اسم ترانستيك، واستخدم ترانزستورات الحاجز السطحي من شركة فيلكو. كان هذا أول حاسوب من يونيفاك مصمم باستخدام الترانزستورات، واستُخدم لاختبار دوائر المنطق الترانزستورية وسرعتها وموثوقيتها، مقارنةً بحواسيب المضخم المغناطيسي ( ماغستيك ) وحواسيب دوائر الصمامات المفرغة. بعد أن عرضت يونيفاك حاسوب ترانستيك على القوات الجوية الأمريكية، مُنحت عقدًا لبناء حاسوب دفاعي يعمل بالترانزستورات لتوجيه أرضي لنظام أثينا للصواريخ الباليستية العابرة للقارات. ^{[ 40 ]}

في مارس 1958، قامت شركة يونيفاك بتصنيع وتسليم حاسوب AN/USQ-17 ذي 30 بت يعمل بالترانزستورات ، لصالح نظام البيانات التكتيكية التابع للبحرية الأمريكية (NTDS). وقد صممه سيمور كراي بدءًا من يناير 1957، واستخدم ترانزستورات الحاجز السطحي من إنتاج شركة فيلكو. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

استُخدمت ترانزستورات الحاجز السطحي من شركة فيلكو أيضًا في تصميم أول حاسوب فائق يعمل بالترانزستورات، وهو حاسوب يونيفاك لارك (حاسوب ليفرمور للأبحاث المتقدمة). سُلّم هذا الحاسوب إلى لجنة الطاقة الذرية / مختبر لورانس للإشعاع التابع لجامعة كاليفورنيا في مايو 1960. وفي أكتوبر 1960، تم التعاقد على حاسوب فائق ثانٍ من طراز يونيفاك لارك، يعمل بتقنية ترانزستورات الحاجز السطحي من شركة فيلكو، وسُلّم إلى وحدة أبحاث حوض ديفيد تايلور التابعة للبحرية الأمريكية. ^{[ 28 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}

• ترانزستورات، AA Vxrela، رقم براءة الاختراع الأمريكية: 2843809
• عملية الترانزستور وجهازه، جوتلوفارير ف. جابيرت، الولايات المتحدة الأمريكية، رقم براءة الاختراع: 2876184
• متحف الترانزستور: معرض صور الترانزستور التاريخي: فيلكو A01
• متحف الترانزستور: معرض صور الترانزستور التاريخي: ترانزستور الحاجز السطحي