Diode in historisch perspectief

Transcriptie

1 Diode in historisch perspectief Hans Wallinga Emeritus Universiteit Twente 1

2 Vacuüm Diode Gepatenteerd in 1904 John Ambrose Fleming ( ) 2

3 Schottky diode Gepatenteerd in 1938 Walter Schottky ( ) Nobelprijs

4 pn-overgang Gepatenteerd in 1951 William Bradford Shockley ( ) Nobelprijs

5 Fysische werking vacuüm diode Thermische emissie: Diode stroom: J = I = A T 0 KV p 2 e 3 / 2 W / kt Diode symbolen Diode karakterisieken 5

6 Fysische werking pn-junctie (1) n p dnp jn = qdn + qnµ ne dx 6

7 7 Fysische werking pn-junctie (2) Voorwaartsstroom: = 1 exp 0 th A V V j j + = + = 1 exp kt qv L D N L D N qn j j j A p p D n n A i p n

8 Fysische werking pn-junctie (3) sperstroom j = j 0 j 0 = qn 2 i 1 N A D L n n + 1 N D D L p p 8

9 Fleming Valve Elektriciteit Vacuum 9

10 Octrooi van Fleming: 1906, ingediend in 1904 Principe: Edison effect, beschreven in 1880 Vervolg: Lee de Forest, Audion, de triode (1908) 10

11 Lee de Forest 1906 (gefiled) Met een stuurelektrode werd versterking mogelijk en kon de elektronica ontwikkeld worden 11

12 DeForest Spherical Audion DeForest Single Wing Audion c.1912 Tantalum Filaments How does this blamed thingy work? 12

13 Vervolg vacuüm buizen Kathodestraalbuis: Karl Ferdinand Braun 1897 Televisie

14 Natuurkunde vóór 1900 Gilbert Coulomb Watt Volta Ampère Ørsted Ohm Faraday Joule Kirchhoff Maxwell Röntgen benoemt elektrostatische kracht (ηλετρον = barnsteen) elektrische lading kwantificeerbaar (eenheid van lading) Coulombkracht Stoommachine depositie van lading bij elektrolyse, Voltacel onderlinge kracht stroomvoerende draden wisselwerking tussen magneet en stroom (1820) eenheid van weerstand Materietransport bij elektrolyse (eenheid van capaciteit). Inductie (1831), elektrische en magnetische veldlijnen stroomvoerende draad ontwikkelt warmte serie en parallel stroomwetten wiskundige formulering veldtheorie Röntgenstralen, kristalstructuren (1901) Lorentz Lorentzkracht; verwevenheid deeltjes-golven (1902) 14

15 Natuurkunde na 1900 Planck kwantumtheorie 1920 Rutherford atoommodel;radioactieve straling 1908 Einstein relativiteitstheorie 1921 Bohr atoommodel 1922 Debije molecuul- en kristalstructuren 1936 Schrödinger kwantummechanica 1933 Heisenberg kwantummechanica; onzekerheidsprincipe 1932 Dirac Kwantummechanica; golfvergelijking

16 Octrooien 19e eeuw Thomas Davenport Samuel Colt Samuel F.B. Morse Isaac Singer Leigh Burton William Robinson Louis Pasteur Thomas Edison Louis Pasteur Alexander Graham Bell Charles Brush Thomas Edison Electric motor Revolver Telegraph Sewing Machine Elec. resistance heater Elec. train signaling Pasteurization Improved telegraph Yeast process Telephone Carbon arc light Electric light 16

17 Octrooien eind 19e eeuw 1876 Alexander Graham Bell 1880 Thomas Edison 1884 George Eastman 1886 Elihu Thomson 1887 Carl Gassner 1888 Nikola Tesla 1888 Nikola Tesla 1888 Nikola Tesla 1890 Nikola Tesla 1895 Rudolf Diesel 1897 Guglielmo Marconi 1900 Nikola Tesla Telephone Electric light Photographic film Electric welding Dry cell battery AC synchronous motor Alternating current transmission Electric distribution Electric generator Diesel engine Wireless telegraph Wireless transmission of electric power 17

18 Octrooien begin 20e eeuw Nov. 13,1900 Valdemar Poulsen June 4, 1901 Guglielmo Marconi Nov. 5, 1901 Henry Ford Sept. 30,1902 Thomas Edison June 28,1904 Guglielmo Marconi Nov. 15,1904 King Gillette Nov. 7,1905 John Fleming Dec. 6,1906 Denwoody May 22,1906 O. & W. Wright Nov. 13,1906 Lee de Forest Jan. 15,1907 Lee de Forest Feb. 18,1908 Lee de Forest Dec. 7,1909 Leo Baekeland Magnetic tape recording Wireless telegraphy Automobile Motion picture camera Wireless telegraph equip. Gillette safety blade & razor Two element vacuum tube Wireless telegraphy system Airplane Radio tube detector Radio amplifier tube Triode Bakelite plastic 18

19 Vroege detector devices Cats-whisker: een metaaldraad contact op een mineraal zoals bijv. galeniet (PbS). Voorlopers van de Schottky diode of de puntcontact diode. De werking werd niet begrepen galeniet Kristalradio s 19

20 Denwoody, 1906 Draadloos telegrafie systeem 20

21 21

22 Koolstof diodes waren in feite beter dan vacuum diode Thackeray, When tubes beat crystals: early radio detectors ;IEEE Spectrum March

23 Thackeray, When tubes beat crystals: early radio detectors ;IEEE Spectrum March

24 Thackeray, When tubes beat crystals: early radio detectors ;IEEE Spectrum March

25 17 Juni 1948 Bardeen en Brattain octrooieren separaat van Shockley 25

26 26 juni 1948 William Shockley octrooieert als eenling de junctietransistor 26

27 Shockley octrooieert diverse constructies (1951) 27

28 Diverse specialisaties 28

29 29

30 Halfgeleiderproductie in 2004: Omzet: 150 miljard $ (1 miljard x 1 miljard) transistoren / jaar 150 miljoen transistoren / persoon.jaar 5 transistoren per seconde / persoon 30

31 In 100 jaar van buis naar nanotechnologie gate kanaal isolatie 45 nm MOST 31