Несостоявшаяся информационная революция. Условия и тенденции развития в СССР электронной промышленности и средств массовой коммуникации. Часть I. 1940–1960 годы

Симонов Николай

После окончания II мировой войны американская электронная промышленность занялась всеобщей телефикацией страны. Если в 1947 г. в США было около 180 тыс. телевизоров, то к 1953-му их число возросло до 28 млн. В 1953 г. в США началось регулярное цветное телевещание по системе NTSC. Львиную долю кинескопов для цветного телевидения производила корпорация RCA. Секрет фирменного кинескопа – трехлучевая вакуумная трубка с теневой маской (англ. shadow mask), из сплава железа и никеля с 370 000 микроскопических отверстий.

В СССР создание научной, опытно-конструкторской и производственной базы для радиолокационного вооружения начинается в довоенный период и завершается

в середине 1950-х годов. Количество произведенных черно-белых телевизоров превысило в СССР один миллион только в 1957 г., а регулярное цветное телевещание началось 1 октября 1967 г.

Важными событиями 1946-1947 гг. было изобретение операционного усилителя постоянного тока на вакуумной лампе (Джордж Филбрик) и электронно-лучевой трубки для хранения данных (Фредерик Уильямс). По мнению специалистов, данные устройства проложили путь в эру электронно-вычислительной техники.

Первый полнофункциональный цифровой компьютер заработал весной 1945 г. в Школе электрической техники Moore (при университете в Пенсильвании). Это – знаменитый ENIAC, разработанный Джоном Мочли (John Mauchly) и Дж. Преспером Эккертом (J. Presper Eckert) по заказу атомной лаборатории в Лос-Аламосе. В качестве запоминающего устройства в нем применялись ультразвуковые ртутные линии задержки, заимствованные у разработчиков радиолокационной аппаратуры.

В 1951 г. профессор Массачусетского технологического института Джей Форрестер (Jay Forrester) разработал и запатентовал RAM-память на магнитных сердечниках (англ. ferrite memory) – маленьких (около 1 мм в диаметре) магнитных колец, которые поляризовались в двух направлениях, представляя, таким образом, бит данных.

В первых компьютерах использовались тысячи электровакуумных приборов, которые размещались в металлических шкафах и занимали много места. Чтобы подвести фидеры и кабели ко всем элементам аппаратуры, приходилось делать сложную электрическую разводку. Мощные вентиляторы предохраняли аппаратуру от перегрева. Весили первые ЭВМ соответственно – тонны, и стоили немалых средств, порядка $1 млн. Приняв средний срок службы радиолампы-триода за 500 часов, при количестве ламп в одном устройстве 5000 шт., в среднем каждые 10 минут следовало ожидать отказ, по крайней мере, одной радиолампы.

* * *

Вакуумной радиолампе требовалась более компактная, экономичная и надежная замена. И она в 1948 г., наконец, нашлась в виде транзистора (от англ. transfer resistor – трансформатор сопротивлений) – полупроводникового электронного прибора, управляющего током в электрической цепи за счёт изменения входного напряжения.

Транзистор – материальная основа и элементная база второй «электронной революции».

В конструкции радиоприемника транзистор способен выполнять ту же функцию, что и радиолампа-триод (или пентод). В других электронных устройствах, например ЭВМ, несколько транзисторов, соединенных по определенной схеме, выполняют функцию переключательных (логические вентили) и запоминающих (триггеры) устройств.

Транзисторы, изготовленные из прозрачного полупроводникового материала, это – светодиоды, способные заменить лампы накаливания. Светодиоды механически прочны и исключительно надежны, срок их службы может достигать 100 тыс. часов, что почти в 100 раз больше, чем у обычной электрической лампочки.

Транзистор, имеющий два устойчивых состояния: низкой проводимости и высокой проводимости, – это – тиристор – преобразователь переменного тока, способный заменить ртутные выпрямители (игнитроны).

Экспериментально во всех полупроводниках (и интерметаллических соединениях), при условии внедрения в них некоторых

примесей, например, мышьяка или сурьмы, обнаруживается присутствие двух электрических токов. Первый обусловлен вытолкнутыми из атомов свободными электронами и называется электронным (n-тип, от англ. negative – отрицательный). Второй объясняется движением электронов, связанных с атомами. Он называется дырочным (p-тип, от англ. positive – положительный). На границе раздела областей с различными типами электропроводимости образуется запирающий слой (англ. barrier layer). Благодаря этому слою, для одних токов транзистор ведет себя как проводник, а для других – как изолятор. Простейший биполярный транзистор имеет в своей структуре два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода: эмиттер, базу и коллектор. Эмиттеру, базе и коллектору соответствуют катод, сетка и анод трехэлектродной радиолампы – триода.

Соединение разнородных по химическому составу или фазовому состоянию транзисторов позволяет создавать сложные гетероструктурные p-n переходы, посредством которых, например, функционируют полупроводниковые лазеры в современных проигрывателях компакт-дисков.

Изобретателями транзистора считаются сотрудники Bell Labs Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Бреттейн, в 1956 г. удостоенные Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».

Дата рождения транзистора 16 декабря 1947 г. В этот день в одной из лабораторий Bell Labs заработал твердотельный усилитель, который и считают первым в мире точечно-контактным транзистором. Устроен он был очень просто – на металлической подложке-электроде лежала пластинка поликристаллического германия (Ge), в которую упирались два близко расположенных (10-15 мкм) контакта. Авторы изобретения – Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Бреттейн.

Согласно легенде, открытию помог его величество случай: 16 января 1947 г. У. Браттейн, нечаянно, почти вплотную сблизил два игольчатых электрода на поверхности кристалла германия, да еще перепутал полярность напряжений питания, и вдруг заметил на экране осциллографа влияние тока одного электрода на ток другого. На самом деле, еще в 1936 г. руководство AT&T поставило перед своим исследовательским центром Bell Labs конкретную задачу – заменить механические переключающие устройства автоматических телефонных станций (АТС) электронными ключами, не являющимися радиолампами, и выделило для исследования электрофизических свойств германия и кремния необходимые средства. После окончания II мировой войны AT&T возобновила проект, с учетом потребностей радиолокации в замене ненадежных электровакуумных триодов более долговечными и стабильными устройствами для выпрямления тока.

Понимая важность открытия Бреттейна, руководство Bell Labs, усилило отдел Шокли специалистами, и на некоторое время засекретило проект. В июне 1948 г., разобравшись в пока еще смутной теории p-n переходов, и, проведя серию экспериментов, компания продемонстрировала публике первый в мире «безламповый» радиоприемник, объяснив, на каких принципах работают его приемно-усилительные элементы. Незадолго до этого события в Совете директоров Bell Labs состоялось тайное голосование по выбору имени нового электронного прибора. Отбросив слишком длинное «полупроводниковый триод» (semiconductor triode), и непонятное «йотатрон» (iotatron), утвердили «транзистор».