Квантовая электроника - Пирс Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Важность и следствия изобретения транзистора
Результаты исследований Бреттена, Бардина и LLIok-ли в конечном итоге революционизируют физику, технику и нашу повседневную жизнь. Изобретение транзистора вовлекло огромную массу ученых в область физики твердого тела, что в свою очередь способствовало дальнейшему прогрессу в этой области.
Революционная роль транзистора заключается не в новой математической формулировке законов природы, таких, как ньютоновские законы движения и тяготения, максвелловские уравнения электромагнетизма, эйнштейновская специальная теория относительности или шре-дингеровское волновое уравнение квантовой механики. Вся необходимая теоретическая основа содержалась уже в книге, которую я изучал с Шокли еще в 1938 году. Транзисторный эффект — доказательство возможности одновременного присутствия отрицательных электронов и положительных дырок в полупроводнике в течение практически необходимого периода времени — представляет собой достойный результат умно и талантливо поставленных экспериментальных исследований и их последующей интерпретации. Но просто как физическое явление этот эффект не привлек бы всеобщего внимания. Транзистор важен прежде всего как изобретение. В этом смысле он стоит в одном ряду с колесом, паровой машиной и электронной лампой — гениальным прибором, породившим век электроники, век, в который так удачно и кстати вошел транзистор. Именно богатейшие технические возможности транзисторов и влияние полупроводниковой техники на развитие общества делают транзистор столь могучей силой.
Пусть же никто не говорит, что человеческий разум не может повлиять на пути развития мира. Острая научная мысль и напряженная исследовательская работа Бретте-
128 на, Бардина и Шокли привели к рождению новой промышленности в Японии, да и в Европе и Америке. Тысячи блестящих молодых физиков и инженеров пришли в область физики твердого тела, которая раньше оставалась на задворках науки. Благодаря транзистору электронная вычислительная машина превратилась в практичное и полезное устройство, а о чудесах вычислительных машин можно было бы написать целые тома, и правдивые, и фантастические.
Человеческий разум — самая мощная социальная сила в нашем мире. Но лишь реальные плоды мысли, а не бросаемые на ветер восклицания способны изменить и мир, и нашу жизнь. Приложение 1
§ 1. Математические обозначения
Автор старался изложить материал, избегая математических формул, иллюстрируя необходимые для понимания существа дела зависимости при помощи графиков и рисунков, несущих, как мы теперь это знаем, большую информацию, чем слова. Однако некоторые математические обозначения и формулы в книге все же помещены. Они помогут читателю не только составлять и решать числовые примеры, но и убедиться, насколько алгебраическая форма записи экономичнее и содержательнее словесной. Автор надеется, что присутствие в тексте книги небольшого количества формул позволит читателю в ка-кой-то мере ощутить ту сторону предмета, которая ускользнула бы от него, если бы этих формул не было совсем.
Нам кажется уместным сказать несколько слов об алгебре для тех, кто забыл кое-какие простые детали. Пользуясь буквами для обозначения различных величин, мы иногда обозначаем одной и той же буквой, но с индексами различные, связанные каким-либо общим признаком величины. Так, например, мощность в различных случаях можно обозначать как Pq, Pі, Pm а различные сопротивления— как Ri и R2.
Самая таинственная математическая функция, которая здесь применяется, — это степенная экспоненциальная функция, которую записывают как ех. Математически это означает, что некоторая важная постоянная от в = 2,71828... (точки представляют бесконечную последовательность цифр), принимаемая в качестве основания так называемых натуральных логарифмов (Iog^ = Inx), возводится в степень Для практических целей значения
1 Приложение переработано и дополнено редактором перевода.
130 ех при различных х можно найти в приводимой ниже таблице.
Для перехода от логарифмов по основанию е к десятичным логарифмам следует воспользоваться переводным множителем 2,3026, то есть
\пА = 2,3026 Ig Л,
где А — произвольное число.
Разберем в качестве примера формулу, которая встречается в главе II:
po = G (-^-\в + (0-1)ЬВ.
\ekT-l)
Здесь индекс 0 в символе Po означает, что речь идет о мощности шума на выходе наилучшего возможного (идеального) линейного усилителя. Чтобы подсчитать значения входящих в эту формулу величин, умножим постоянную Планка h на частоту v, затем умножим постоянную Больцмана k на абсолютную температуру T в градусах Кельвина и получим значения величин hv и kT. Деля одну из них на другую, находим значение hv/kT.
hv
Чтобы найти значение величины е kT , воспользуемся таблицей. Теперь легко найти значение величины, стоящей в скобках, в знаменателе первого члена нашей формулы, а затем и всей скобки. Умножая это последнее выражение на коэффициент усиления по мощности G и на ширину полосы В, найдем числовое значение первого члена этой формулы. Прибавляя к нему значение второго члена, который находится еще проще, получим значение P0.
