211service.com
Geen P-N bedoeld
Toen Russell Ohl in 1927 bij Bell Laboratories begon te werken, werden vacuümbuizen gezien als de toekomst van elektronica. Het was echter zijn toevallige ontdekking die leidde tot de creatie van zowel de transistor als de zonnecel en hielp de siliciumrevolutie op gang te brengen.
In de late jaren 1930 was Ohl een radio-onderzoeker die probeerde een ontvanger te maken die effectiever zou zijn dan vacuümbuizen. De buizen pikten gemakkelijk laagfrequente radiosignalen op, maar hadden problemen met hogere frequenties, zoals die worden getest in radar - een technologie die aan belang won naarmate de oorlog in het buitenland uitbrak. Ohl dacht dat een alternatief zou kunnen liggen in de kristalontvanger, een verouderd radioapparaat uit de jaren twintig. Hij wijdde zich volledig aan zijn onderzoek: toen zijn werkweek tijdens de Depressie werd ingekort, gebruikte Ohl zijn extra tijd om de kristalstructuur te bestuderen.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van februari 2003
- Zie de rest van het probleem
- Abonneren
Crystal-ontvangers waren lastige, slecht begrepen apparaten. Om een signaal te krijgen, zou een operator het oppervlak van een kristal met een metalen streng doorzoeken op de hotspot, die de stroom in slechts één richting veroorzaakte. Na uitvoerig experimenteren kwam Ohl tot de conclusie dat de beste ontvangers de elementen waren die nu bekend staan als halfgeleiders. Hij theoretiseerde dat zuiverdere materialen betere ontvangers zouden zijn en liet speciale monsters voorbereiden voor zijn tests.
Begin 1940 onderzocht Ohl een siliciummonster met een scheur in het midden. Er was iets vreemds aan dat kristal: toen het werd blootgesteld aan licht, sprong de stroom die tussen de twee kanten van de scheur vloeide aanzienlijk. Verbijsterd toonde Ohl het bizarre monster aan zijn Bell-collega's, die even verbaasd waren. Niemand had ooit zo'n fotovoltaïsche reactie gezien.
De onderzoekers ontdekten dat de scheur een scheidslijn was tussen twee onzuiverheden in het silicium. Het ene type silicium had een overschot aan elektronen, het andere een tekort. Ze noemden ze p-type voor positief en n-type voor negatief, en de barrière tussen de twee werd de pn-overgang genoemd. Geleidelijk aan realiseerde de groep zich dat fotonen de overtollige elektronen in het n-type materiaal voldoende energie geven om de junctie over te steken en een stroom te produceren.
Hoewel de originele kristallen van Ohl lang niet genoeg stroom produceerden voor commercieel gebruik, leidde zijn onderzoek naar p- en n-type silicium in 1954 tot de creatie van de eerste moderne zonnecel door Bell Labs. De eerste transistors waren ook gebaseerd op de pn-overgang . Toen Ohl in 1940 zijn ongewone kristal tegen het licht hield, begon hij ongewild de overgang van vacuümbuizen naar geïntegreerde schakelingen.