इतिहास ट्रान्झिस्टर्सचा..

१९व्या शतकाच्या अखेरीस इंग्लंडमध्ये औद्योगिक क्रांती घडून आली आणि मानवी आयुष्याला नवीच कलाटणी मिळाली. जगणं सुकर करणारे अनेकानेक शोध पुढल्या काळात लागू लागले. त्यापैकी महत्त्वाचा एक शोध होता ट्रान्झिस्टरचा. इलेक्ट्रॉनिक सर्किटमधील सिग्नलला आणि इलेक्ट्रिकल पॉवरला amplify म्हणजेच वाढवणारं साधन म्हणजे ट्रान्झिस्टर. आजच्या काळातल्या जवळपास प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक साधनांमध्ये ट्रान्झिस्टरचा वापर केला जातो. संगणक, लॅपटॉप, मोबाईल, mp3 प्लेयर – कुठलंही साधन घ्या, ट्रान्झिस्टरशिवाय त्याची कल्पना करणं निव्वळ अशक्य आहे. आख्खं जग पोर्टेबल बनवण्यात सगळ्यात महत्त्वाची भूमिका बजावणारे हे साहेब.

विविध आकारांचे ट्रान्झिस्टर्स

शास्त्रीय भाषेत ट्रान्झिस्टरची व्याख्या करायची झाली, तर ‘इलेक्ट्रॉनिक सर्किटमधील सिग्नलला आणि इलेक्ट्रिकल पॉवरला amplify आणि switch करण्यासाठी वापरलं जाणारं सेमीकंडक्टर’ अशी करता येईल. सर्किटमध्ये जोडण्यासाठी तीन टर्मिनल्स असणाऱ्या सेमीकंडक्टर मटेरियलपासून ट्रान्झिस्टर्स बनवले जातात. जसं पाईपमधून जाणाऱ्या पाण्याचा प्रवाह नियंत्रित करण्यासाठी व्हॉल्व्हचा वापर करतात, त्याचप्रमाणे इलेक्ट्रॉनिक सर्किटमध्ये ट्रान्झिस्टर्स वापरले जातात.

या ट्रान्झिस्टरच्या शोधाचा इतिहास अतिशय रंजक आहे. ट्रान्झिस्टरच्या शोधाअगोदर या कार्यासाठी व्हॅक्यूम ट्यूबचा वापर केला जात असे. मात्र व्हॅक्यूम ट्यूबचा मोठा आकार, त्यांच्या कार्यक्षमतेसाठी त्यांना लागणारी प्रचंड वीज, त्यामुळे ट्यूबचं वाढणारं तापमान आणि त्यामुळे कमी आयुष्य, या सर्व तोट्यांमुळे या व्हॅक्यूम ट्यूब्जना पर्यायाची नितांत गरज निर्माण झाली होती. १९२५मध्ये अमेरिकन-हंगेरियन संशोधक ज्यूलियस एडगर लिलियनफील्ड यांनी फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टरचा (FETचा) प्रबंध कॅनडामध्ये सादर केला, ज्यामध्ये त्यांनी या अवजड व्हॅक्यूम ट्यूब्जना पर्याय म्हणून ट्रान्झिस्टरची संकल्पना सर्वप्रथम मांडली. या संदर्भात त्यांनी काही पेटंटसुद्धा घेतले. मात्र, आपलं कोणतंही काम किंवा प्रबंध प्रकाशित न केल्यामुळे आणि त्या वेळी इतका प्रगत सेमीकंडक्टर बनवण्यासाठी लागणारं तंत्र नसल्यामुळे दुर्दैवाने ही संकल्पना तेव्हा प्रत्यक्षात येऊ शकली नाही.

ज्युलियस एडगर लिलियनफील्ड – FETचे संशोधक

पुढे १७ नोव्हेंबर १९४७ ते २३ डिसेंबर १९४७ या काळात अमेरिकेतल्या AT&T Bell Labsमध्ये संशोधक जॉन बारदीन आणि वॉल्टर ब्रॅटन यांनी या संदर्भात केलेल्या संशोधनात असं लक्षात आलं की जर्मेनियमच्या स्फटिकाला सोन्याचा मुलामा असणाऱ्या दोन पॉईंटने सिग्नल दिला असता मिळणारं output हे दिलेल्या inputपेक्षा बरंच अधिक होतं. Solid State Physics Groupचे सदस्य विल्यम शॉकली यांनी या संशोधनाचं महत्त्व आणि भविष्यात क्रांती घडवण्याची त्याची क्षमता ओळखली. त्यामुळेच पुढले काही महिने सेमीकंडक्टर क्षेत्रात मूलभूत संशोधनावर त्यांनी भर दिला. सेमीकंडक्टर आणि ट्रान्झिस्टर क्षेत्रातल्या भरीव संशोधनासाठी शॉकली, बारदीन आणि ब्रॅटन यांना १९५६मध्ये भौतिकशास्त्रातल्या नोबेल पारितोषिकाने गौरवण्यात आलं.

जॉन बारदीन

वॉल्टर ब्रॅटन विल्यम शॉकली

AT&T Bell Labमध्ये बारदीन, शॉकली आणि ब्रॅटन, १९४८.

जगातील पहिल्यावहिल्या ट्रान्झिस्टरचीची प्रतिकृती.

पहिला high frequency ट्रान्झिस्टर बनवण्याचं श्रेय जातं फिल्को (Philco) या कंपनीला. १९५३ साली बनवण्यात आलेला हा ट्रान्झिस्टर ६० मेगाहर्ट्झपर्यंत कार्यक्षम होता. पुढे १९५५मध्ये फिल्को आणि क्रायस्लर (Chrysler) यांनी मिळून जगातील पहिला ट्रान्झिस्टर कार रेडिओ तयार केला, आणि ट्रान्झिस्टरपर्वाला खऱ्या अर्थाने प्रारंभ झाला.

फिल्कोने १९५३मध्ये बनवलेला पहिला high frequency ट्रान्झिस्टर.

फिल्को-क्रायस्लर ट्रान्झिस्टर कार रेडियो, १९५५.

ट्रान्झिस्टर मुख्यत: दोन प्रकारचे असतात - Bipolar Junction Transistors (BJT), आणि Field Effect Transistors (FET). BJTमध्ये दोन जंक्शन्स असल्यामुळे Push-pull networkमध्ये त्यांचा वापर होतो. मुख्यत्वे ऑडिओ उपकरणे, संगणक, मायक्रोवेव्ह ओव्हन्स इ.मध्ये BJTचा वापर केला जातो, तर व्होल्टेज नियंत्रण, amplifier, current phase shifters, oscillators अशा उपकरणांमध्ये FETचा वापर करतात.

ट्रान्झिस्टर हा सध्याच्या मॉडर्न इलेक्ट्रॉनिक्सचा गाभा आहे, असं म्हटलं तर अतिशयोक्ती होणार नाही. अनेक संशोधकांच्या आणि लेखकांच्या मते, ट्रान्झिस्टर हे २०व्या शतकातील सर्वोत्तम संशोधनांपैकी एक संशोधन आहे. आता साधं गाणी ऐकण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या साधनांचंच उदाहरण घ्या ना! पूर्वीच्या काळी गाणी ऐकण्यासाठी ग्रामोफोन्स होते. हे ग्रामोफोन्स आणि त्यांच्या डिस्क आकाराने बऱ्याच मोठ्या होत्या. पुढे आकाशवाणी आल्यानंतर घराघरात रेडिओ दिसू लागले. पण त्यांचाही आकार तसा मोठाच होता. १९९०च्या दशकात संगणकाच्या विकासासोबतच सीडीचाही विकास झाला. सीडी आकाराने लहान असल्या, तरी त्या वेळचे मोठमोठाले सीडी प्लेयर्स सगळ्यांना आठवत असतीलच. पुढे त्यातही विकास होऊन compact cd player, मग discman असं करता करता portable mp3 playersपर्यंत हा विकास येऊन पोहोचला. आज तर नखाएवढ्या आकाराची मेमरी कार्ड्स 64 GBपर्यंत गाणी आणि इतर माहिती आपल्यात सहज सामावून घेऊ शकतात. विकासाच्या या पायर्‍या गाठण्यात ट्रांझीस्टरचा सिंहाचा वाटा आहे.