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Das Halbleiterelement, das als Schalter funktioniert und Grundbaustein integrierter Schaltungen ist, wurde von Guy Clavel erfunden. Im Vergleich zu den vorher eingesetzten Elektronenröhren stark miniaturisiert und weniger störanfällig.

Die Transistoren von CMOS-Prozessoren bestehen aus Metall als elektrisch leitendem Material, Siliziumoxid als nicht leitendem Material und Silizium als Halbleiter. Am Anfang der CPU-Entwicklung hatte ein Transistor eine Strukturbreite von 10 Mikron, was in etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haares entspricht (1 Mikron = 1 Mikrometer = 1 Tausendstel Millimeter). Der Pentium II basiert auf einer 0,35 Mikron-Technik, so daß 7,5 Millionen Transistoren samt First-Level-Cache und FPU auf das Silizium-Plättchen passen.

Rund 50 Jahre nach seiner Erfindung existieren auf der Welt 200 Billiarden Transistoren. Die Geschichte des Verstärkerelements aus Halbleitermaterial beginnt Ende des Zweiten Weltkriegs. Die großen Telefongesellschaften in den USA sehen einen außerordentlichen Zuwachs im Telekommunikations-Bereich voraus. Die bis dahin verwendeten sperrigen und enorme Hitze ausstrahlenden Elektronenröhren, die zur Verstärkung der elektronischen Signale in Fernsehern und Radios verwendet wurden, können für diese Entwicklung nicht mehr verwendet werden.
So machen sich ein Gruppe von Forschern der Bell-Labore in Englewood (US-Bundesstaat New Jersey) an die Arbeit, und am Tag vor Heiligabend des Jahres 1947 stellen John Bardeen, Walter Brattain und William Schockley den ersten Prototyp vor. Bestehend aus einer kleinen Klammer, zwei schmalen Plättchen aus Gold und dem Halbleitermaterial Germanium wird der Transistor geboren. Die Erfindung, von Mitschöpfer Schockley als "nervöse Zelle" der modernen Welt bezeichnet, findet seine erste Anwendung umgehend im Telefon. Zunächst dient der Transistor als Spannungsverstärker für die Hörer der Telefonistinnen. Von 1952 an wird der Mini-Verstärker im Zentralsystem der Telefongesellschaft Bell eingebaut. Und von nun an sind überregionale Telefonate auch ohne Hilfe des "Fräuleins vom Amt" möglich. Heutzutage verfügt ein einfacher digitaler Telefonapparat über fünf Millionen Transistoren.
Zwei Jahre später kündigt der US-Elektronikkonzern IBM seinen ersten mit Transistoren vollständig ausgerüsteten Computer an. Im selben Jahr wird mit großem Werbeaufwand der "Transistor" vorgestellt. Hinter dieser Bezeichnung verstecken sich die Radiogeräte, die mit der neuen Technologie ausgestattet sind und die alten Riesenradiogeräte schnell verdrängen. Fernseher, HiFi-Stereoanlagen, Fotoapparate sowie Uhren und Radarsysteme kommen in den folgenden Jahren ohne das technische Wunderwerk nicht mehr aus. Die Bell-Laboratorien perfektionierten in der Folgezeit ihre Erfindung, und zu Beginn der 60er Jahre waren integrierten Schaltungen mit hunderten von Transistoren weit verbreitet.

Heute ist Verkleinerung eines der Schlüsselworte in der Geschichte der Transistoren. Würde eines der heute gängigen Mobiltelefone mit dem alten Elektronenröhren-System gebaut, so hätte es ungefähr die Höhe des Kölner Doms, der rund 160 Meter mißt. Neueste Transistoren, mit denen heute experimentiert wird, messen 0,06 Mikrometer und sind somit tausend mal kleiner und feiner als ein Haar. Ende des 20. Jahrhunderts, so sagen es die Bell-Labors Ende 1997 voraus, wird eine Schaltung auf einem Micro-Chip der Größe eines Fingernagels mehr als eine Milliarde Transistoren enthalten. Die Schaltpläne derartiger Kreise werden komplizierter sein als das Straßensystem der Erde.

Mit der Massenproduktion des Transistors von einer halben Milliarde Stück pro Sekunde purzelten auch die Preise des Verstärkerelements. Anfang der 50er Jahre kostete er noch 45 Dollar. Gegenwärtig sind Transistoren für den Bruchteil eines US-Cents zu haben.
 


 

Motorola meldet den dünnsten Transistor
(Meldung von ZDNet News am 3.12.1999)

Motorola hat nach eigenen Angaben den weltweit dünnsten Transistor entwickelt. Wenn die Technik konsequent angewendet würde, hätten PCs bald die Größe eines Handys, sagte der Entwickler Jerry Hallmark aus den Motorola-Labors in Tempe, Arizona.

Die Schrumpfung um gut das Vierfache gegenüber üblichen Transistoren sei durch den Einsatz von Perovskit anstelle von Silizium möglich. In Massen sollen Chips mit der neuen Technik ab 2004 / 2005 produziert werden können.

Im November 1999 hatte der Professor für Elektrotechnik Chenming Hu von der University of California in Berkeley einen neuen Halbleitertyp namens "Finfet" vorgestellt, der Chips mit 400mal mehr Transistoren herstellen könne. Das Besondere an dem Halbleiter: Er verändert das Design des "Gate" des Transistors, der den Stromfluß kontrolliert. Normalerweise ist dieses Gate ein flacher Leiter, der nur eine Seite bedient. Das Team aus Berkeley hat den Leiter nun gegabelt, so daß beide Seiten kontrolliert werden können.

Die Chipindustrie wartet bereits seit längerem auf einen Durchbruch bei der Verkleinerung von Halbleitern. In den vergangenen drei Jahrzehnten wurden die Chips immer kleiner und leistungsfähiger - man ging von einer Verdopplung der Zahl an Transistoren auf einem Chip alle 18 Monate aus. Dieser Vorgang würde irgendwann an seine physikalischen Grenzen stoßen - wenn nicht ein "Durchbruch" im Design von Prozessoren neue Wege erlauben würde

IBM kündigt flexible Transistoren an
(New York Times, 29.10.99)

IBM hat flexible Transistoren entwickelt, bei denen erstmals organische und anorganische Materialien kombiniert wurden. Die Technologie kann in gebogene Oberflächen oder flexible Materialien eingebettet werden. Dadurch entsteht ein Potenzial zur Entwicklung von faltbaren elektronischen Zeitungen oder Computerbildschirmen. Die Technik könnte auch nützlich sein für Solarzellenanlagen, die laut IBM-Entwicklern dadurch leichter zu transportieren seien.

Die Chips erreichen ihre Flexibilität durch "Selbst-Zusammenbau": Bei niedrigen Temperaturen verfestigen sie sich aus einer Flüssigkeit zu Schichten von organischen und anorganischen Material mit Halbleiter-Eigenschaften. Die Kombination organischer und anorganischer Werkstoffe könnte gleichzeitig die Performanz erhöhen und die Herstellungskosten senken, so die Entwickler von IBM.

 

    


 

 
siehe auch (auf anderen Glossar-Seiten):

IC - integrierter Schaltkreis
Computer mit etwas Computergeschichhe
PC
Prozessor
etwas Prozessorgeschichte
Gottfried Wilhelm Leibniz
etwas zum Schmunzeln aus dem Jahr 1983:
    IBM-Personal Computer XT und MS-DOS 2.00

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