Взламывая технологии

Транзистор — это устройство, которое регулирует течение тока. Он действует как переключатель, регулируя движение электронов. Современные транзисторы состоят из трех слоев полупроводников. Полупроводники — это твердые материалы (кремний, германий), которые обладают высоким сопротивлением электрическому току, но не являются диэлектриками. При особом химическом процессе легировании в материал либо добавляются электроны, что создает полупроводник n-типа, либо отнимаются, тогда образуется полупроводник р-типа (n обозначает отрицательный заряд, а р — положительный). Транзистор может состоять или из слоя материала n-типа между двумя слоями

р-типа (p-n-p), или наоборот (n-p-n). Небольшое изменение тока или напряжения во внутреннем слое полупроводника вызывает значительное изменение силы тока, проходящего через весь составной элемент. Транзистор может запускать и останавливать ток много раз в секунду, что делает его очень точным управляющим механизмом, идеально подходящим для использования в компьютерах.

^{В первом транзисторе в качестве полупроводника был использован германий. Это его точная копия, ее размер — приблизительно в половину кредитной карточки}

Разработки Bell Labs

В 1947 г. Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, работая в Bell Labs в Нью-Джерси, изобрели транзистор. За это достижение они позднее были удостоены Нобелевской премии по физике. Ранее в компьютерах и других сложных электронных устройствах для регулирования электронных сигналов использовались вакуумные лампы. Они были громоздкими и нередко перегревались, поэтому первые компьютеры были огромными и часто выходили из строя из-за перегоревших ламп.

В промышленности транзисторы впервые стали применять в 1952 г. в слуховых аппаратах, два года спустя — в радио. В 1959 г. на первом американском искусственном спутнике были использованы германиевые и кремниевые транзисторы. Примерно в то же время была разработана интегральная схема, позволяющая устанавливать комплект электронных схем на одном кремниевом чипе. С тех пор транзисторы стали намного меньше. В 2008 г. группа корейских инженеров выпустила транзистор размером всего в три миллиардные метра (3 нм)!

^{Микрочип представляет собой кусочек кремния с транзисторами, вытравленными на его поверхности и образующими интегральную схему. В современном микрочипе миллионы, а то и миллиарды транзисторов}

Лазер

Лазер — устройство, которое заряжает энергией миллиарды атомов, заставляя их единовременно испускать свет, что создает очень сконцентрированный луч. Лазеры выполняют разнообразную работу в промышленности, медицине и мире развлечений.

В 1918 г. Макс Планк совершил открытие, которое сделало возможным создание лазеров: он обнаружил, что свет и другие виды излучения состоят из пучков энергии — фотонов. Много лет спустя ученый из Колумбийского университета Чарльз Таунс выдвинул идею «мазера» — машины, которая усиливает невидимые микроволны, а в 1957 г. сделал эскиз «оптического мазера». Его аспирант Гордон Гулд подал заявку на патент на устройство, усиливающее свет посредством вынужденного излучения (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — LASER).

^{Лазеры можно изготовить из кристаллов, газов и химических реакций. Это не просто красивые лучи: они применяются в медицине и косметологии, в сканерах и термометрах, в экстремальных холодильных устройствах и системах наведения}

В 1960 г. Теодор Х. Майман на основе теоретических разработок Таунса, Гулда и других ученых построил первый лазер. Майман использовал большой кристалл рубина, концы которого имели зеркальное покрытие из серебра. Свет падал на рубин, «насыщая» его фотонами, которые возбуждали электроны в кристалле рубина. Возбужденные электроны переходили на более высокий энергетический уровень, а затем возвращались обратно, испуская много фотонов. Фотоны метались между зеркалами, их количество возрастало. Когда фотоны покидали кристалл, они образовывали мощный луч красного света. Основной принцип современных лазеров остался неизменным, а получающийся свет может быть любой длины волны, то есть любого цвета.