"Vom Transistor zum IC"
Die Untersuchung des Germanium im Jahre 1941 brachte die Entdeckung des Transistoreffektes mit sich. Hierfür erhielten die Amerikaner William Shockley, Walter Brattain und John Bardeen vom Bell-Telefon-Laboratorium in Murray Hill den Nobelpreis in Physik am 04.11.1956. Der erste Transistor war zunächst ein Germanium Spitzentransistor. Dieser Typ ist sehr ähnlich dem Kristall Detektor. Während jedoch ein Kristall-Detektor mit seinem halbleitenden Kristallstück nur mit einer sehr feinen Drahtspitze berührt wird, verwendet man für den Transistor zwei Spitzen. Das Kristallstück bildet die Basis und die beiden Drahtspitzen jeweils den Emitter und den Kollektor. Durch diese Drahtspitzen erhielt dieses Bauteiltyp auch den Namen "Spitzentransistor". Bereits neun Jahre später, im Jahr 1950, entstand der Flächentransistor durch William Shockley. Im Gegensatz zu den Spitzentypen ist hier eine flächenhafte PN-Übertragung zwischen Basis-Emitter und Basis-Kollektor vorhanden. Damit ließen sich größere Ströme und höhere Spannungen schalten. Zu den Flächentransistoren gehören die Legierungstransistoren, die gezogenen Transistoren und die Diffusionstransistoren (vom Mesa- und Epitaxaialtyp). 1959 war das Geburtsjahr des Planartransistors. Die Erzeugung der Transistoren wurde erstmals durch ebene Dotierungsschichten vorgenommen, mit Hilfe der Diffusion, bei der eine Ortsveränderung von Teilchen infolge eines Dichtegefälles innerhalb des Halbleiters auftritt. Durch das Eindringen von Fremdatome in der Werkstoff treten Veränderrungen im atomaren Gefüge auf, die die typischen Transistoreigenschaften hervorrufen. Mit Hilfe der Planartechnik wurde die Realisierung von integrierten Schaltungen, den IC oder Integrated Circuit möglich. 1961 entstand die RTL Logik (Resistor Transistor Logic). Auf einem monolithischen Chip, einem Einkristall, entsteht die eigentliche Schaltung. Das Patent für den ersten integrierten Funktionsblock erhielt Jack Kilby von Texas Instruments. 1962 kam die "Buried Layer Isolation Technology" auf, aus der in kurzer Zeit verschiedenste Techniken hervorgingen :
TTL [Transistor Transistor Logic]
DTL [Dioden Transistor Logic]
DCTL [Direct Coupled Transistor Logic]
CCTL [Collector Coupled Transistor Logic]
ECTL [Emitter Coupled Transistor Logic]
ETL [Emitter Follow Logic]
CTL [Complemetary Transistor Logic]
1964 konnte man die ersten TTL Schaltkreise in der Industrie frei einsetzen.
Die 74er Serie wurde geschaffen und genießt auch heute noch einen
Standard. Neben den Gatterfunktionen entstanden die ersten Flipflops und
Speicherbausteine. Zur gleichen Zeit kreirte Fairchild den ersten "Metal
Oxide Semiconductor", die MOS Technik in "P-Channel Enhancement", also
in P-Kanal Anreicherung. Neben der TTL Technik entstand die MOS Technik,
die sich wesentlich kleiner integrieren ließ, als bei vergleichbaren
TTL Bauteilen. MOS Schaltung sind nicht sehr schnell, benötigen jedoch
sehr wenig Energie. Die ersten P-MOS RAM Bausteine arbeiteten mit den exotischen
Betriebsspannungen von -12,5 V und +19 Volt. Noch im gleichen Jahr enstanden
die ersten inegrierten Schaltungen mit passiven [Widerstände, Kondensatoren
, Spulen] und aktiven [Verstärker] Komponenten.
Das Jahr 1965 wurde ein Meilenstein in der analogen Halbleitertechnik,
der Operationsverstärker µA709 entstand. Die DTL Technik konnte
verbessert und mit Dünnfilmwiderständen versehen werden. Die
ersten Schaltkreise mit Präzisionswiderständen wurde gefertigt.
Aus der Standard-TTL Serie kamen 1966 die schnellen TTL Bausteine wie die
High Speed und die Schottky Technik. Der erste N-Kanal Transistor in "Depletion
Mode" ging in die Fertigung und revolutionierte die Herstellung von Speicherbausteinen.
Es dauerte aber noch bis 1974, bis die RAM Bausteine in P-Kanaltechnik
vollständig abgelöst wurden. Heute findet man nur den N-Kanal
Typ.
1967 entstand die erste "Large Scale Intergration", kurz LSI Technologie.
Diese Technik brachte in einen Chip 150 Gatterfunktionen unter. Dieser
Baustein bildete die Basis für eine neue Computergeneration. Im gleichen
Jahr war die erste 8-Bit Recheneinheit mit Arithmetik und Akkumulator erhätlich.
Ab 1970 ging es dann Schlag auf Schlag mit den Microcomputern. Der
erste Mikroprozessor wurde geschaffen, der 4004 von der amerikanischen
Firma Intel, der erste brauchbare EPROM entstand.