LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN

TRANSISTOR VÀ CHIP BÁN DẪN

Nguyễn Trung Dân

Sự ra đời của phát minh quan trọng nhất

cho cuộc cách mạng công nghệ tin học

 

Bạn đang đọc: Bài 1: Lịch sử transistor và chip bán dẫn

Lới nói đầu của tác giả

Vì sao Bill Gates muốn du hành ngược thời hạn về

Bell Labs tháng 12.1947 ?

Tỉ phú, nhà sáng lập công ty Microsoft Bill Gates, cho rằng phát minh ra transistor là phát minh quan trọng nhất cho cuộc cách mạng công nghệ tin học và vì thế có ảnh hưởng hết sức lớn đến toàn bộ sự phát triển của nhân loại từ nửa cuối thế kỷ 20 cho đến nay…

Bill Gates, nhà sáng lập công ty Microsoft, một trong những người có công lớn số 1 trong cuộc cách mạng tin học của thế kỷ 20, đã từng nói nếu có một cỗ máy thời hạn quay trở về quá khứ, ông sẽ xin trở về thăm Bell Labs tháng 12.1947. Đó cũng chính là thời gian những nhà nghiên cứu của Bell Labs ý tưởng ra bộ khuếch đại điện tử bằng chất bán dẫn tiên phong được đặt tên là transistor ( bóng bán dẫn ) .
Phải hơn mười năm sau, những vi mạch tích hợp điện tử bán dẫn hay còn được gọi đơn thuần là chip bán dẫn gồm có nhiều vi mạch điện tử với những transistor là thành phần quan trọng nhất được tăng trưởng, mở ra thời kỳ tăng trưởng huy hoàng của máy tính điện tử, đặc biệt quan trọng là máy tính cá thể .
Theo Bill Gates, ý tưởng ra transistor là ý tưởng quan trọng nhất cho cuộc cách mạng công nghệ tiên tiến tin học và vì vậy có ảnh hưởng tác động rất là lớn đến hàng loạt sự tăng trưởng của trái đất từ nửa cuối thế kỷ 20 cho đến nay. Ông nói “ nếu không có transistor, tôi tin chắc tất cả chúng ta sẽ không thể nào tận mắt chứng kiến được sự tăng trưởng của máy tính và công nghệ tiên tiến tin học như thời nay ” .
Trong thời hạn gần đây, hiện tượng kỳ lạ khủng hoảng cục bộ thiếu những chip bán dẫn trở nên yếu tố thời sự quốc tế nóng bỏng, góp một phần quan trọng làm khan hiếm và đẩy giá những loại sản phẩm điện tử gia dụng và những loại máy móc công cụ khác như xe xe hơi ví dụ điển hình. Để hoàn toàn có thể hiểu hết tầm quan trọng của những linh phụ kiện tuy nhỏ bé này nhưng là linh hồn của toàn bộ những thiết bị điện tử, mời bạn đọc tìm hiểu và khám phá lịch sử và quy trình tăng trưởng của khoa học và công nghệ tiên tiến dẫn tới ý tưởng quan trọng này .
Trong loạt bài này, tác giả Nguyễn Trung Dân – một chuyên viên có trên 25 năm nghiên cứu và điều tra về vật lý triết lý và ứng dụng những chất bán dẫn, trong đó có thời hạn nghiên cứu và điều tra ở Italy, Đức, Nhật và Mỹ ( * ), sẽ lần lượt đi vào những câu truyện đơn cử về quy trình ý tưởng sáng tạo transistor và chip bán dẫn ; Câu chuyện một công ty sụp đổ và sự sinh ra của thung lũng điện tử ( Silicon Valley ) ; Sự tăng trưởng thần kỳ của Nhật Bản, Nước Hàn, Đài Loan do bắt kịp chuyến tàu công nghệ tiên tiến bán dẫn khởi xướng từ Mỹ ; Vì sao những cường quốc khoa học ở châu Âu bỏ lỡ chuyến tàu công nghệ tiên tiến bán dẫn ; Câu chuyện thất bại của công ty chip bán dẫn nhiều tỷ đô của Trung Quốc và bài học kinh nghiệm …

Được xem là ‘ xương sống ’ của kỷ nguyên công nghệ tiên tiến, thế cho nên việc thiếu vắng chip bán dẫn trong thời hạn qua khiến cả quốc tế lao đao. Ảnh : Marketwatch photo Illustration / Istockphoto

⭐ ⭐ ⭐

Hãy quay trở lại với lịch sử phát triển của các lĩnh vực liên quan, bắt đầu từ hệ thống liên lạc viễn thông, để tìm hiểu những tiền đề của phát minh có tính đột phá này đối với  nền khoa học và công nghệ của nhân loại.

Khởi nguyên của những phương tiện đi lại liên lạc

Nhu cầu thông tin liên lạc xuyên khoảng cách đã có từ ngàn xưa. Từ thời cổ đại, sử sách đã ghi lại người Nước Trung Hoa, Ai Cập và Hy Lạp đã sớm biết sử dụng kèn, tù và, khói lửa làm ám hiệu, thông tin liên lạc trong những cuộc giao chiến. Tuy vậy, tầm quan trọng của liên lạc viễn thông trong nghành nghề dịch vụ thương mại thì mãi sau này mới được biết tới .
Vào những năm 1600, Galileo Galilei ( 1564 – 1642 ), người được coi là ông tổ của nền vật lý văn minh, đã sử dụng kính viễn vọng làm phương tiện đi lại liên lạc trong mục đính thương mại một cách rất hiệu suất cao. Các kính viễn vọng này vốn do ông sản xuất đa phần để quan sát những thiên thể cách xa toàn cầu hàng trăm ngàn cây số .
Lúc bấy giờ, những đoàn tàu đánh cá xa bờ ở Italy phải đi cả tháng trời và chỉ trở về những ngày đã được pháp luật cũng là những phiên chợ cá với hàng ngàn thương nhân lái cá từ khắp những vùng lân cận đổ về mua cá, kéo theo muôn vàn những dich vụ khác nhau .

Galileo hướng dẫn sử dụng kính viễn vọng. Nguồn : Wikipedia
Điều đáng nói là những chuyến đi đánh cá không phải khi nào cũng được mùa, có lúc trọn vẹn thất bại, nhưng cũng có lúc trúng lớn. Khi vụ cá bị thất bại, hàng ngàn thương nhân đến chợ cá phải trở về tay trắng, tốn kém vô cùng. trái lại, khi trúng vụ cá lớn nhưng trên bờ không biết nên không chuẩn bị sẵn sàng thu mua làm người đánh cá cũng bị thiệt hại ghê gớm .
Galileo đã nghĩ ra một phương cách mới. Bằng cách dùng những kính viễn vọng ông hoàn toàn có thể nhìn thấy những ám hiệu được quy ước trước với những tàu cá cách bờ hàng trăm cây số, và cho nên vì thế ông hoàn toàn có thể biết chắc hiệu quả của vụ cá cho phiên chợ cá sắp tới. Cũng nhờ biết trước như vậy mà giảm được rất nhiều khó khăn vất vả cả cho người đánh cá lẫn những thương gia .
Phương pháp liên lạc này của Galileo lúc bấy giờ không riêng gì đem lại hiệu suất cao rất lớn về thương mại mà cả về những mặt xã hội. Đây hoàn toàn có thể đươc coi là một trường hợp lịch sử : lần tiên phong, loài người biết sử dụng những phương tiện đi lại liên lạc viễn thông văn minh vào mục đính thương mại .

Samuel Morse ( 1791 – 1872 ). Nguồn : Wikipedia
Gần 250 năm sau, trái đất mới tận mắt chứng kiến được một sự kiện làm đổi khác cơ bản mạng lưới hệ thống liên lạc qua khoảng cách xa ( viễn thông ). Vào năm 1835 Samuel Morse ( 1791 – 1872 ), giáo sư hội họa và điêu khắc của ĐH Thành Phố New York City đã ý tưởng ra mạng lưới hệ thống những mã ký hiệu gồm những dấu chấm và gạch dùng để truyền đi thay cho những ký tự bảng vần âm. Hệ thống mã ký hiệu này còn được gọi là Morse Code ( người Việt trước kia hay gọi là đánh điện hay đánh Moóc vì đọc chệch ra từ tiếng Pháp ) .
Sau đó Morse đã hợp tác với kỹ sư Alfred Vail sáng tạo ra máy truyền tín hiệu bằng điện, mở ra thời đại mới cho liên lạc viễn thông bằng tín hiệu điện tử mà sau này còn được gọi là điện tín ( telegraph ) .
Tuy vậy phải đợi đến năm 1874 khi Thomas Edison ( 1847 – 1931 ), người được coi là thần đồng sáng tạo vĩ đại nhất của nước Mỹ với 1.093 bằng ý tưởng, đã sáng tạo ra mạng lưới hệ thống gửi và nhận nhiều bản điện tín cùng lúc trên một dây truyền thì telegraph mới trở thành một phương tiện đi lại liên lạc được sử dụng thông dụng không riêng gì cho những chính phủ nước nhà dùng trong những nghành nghề dịch vụ quốc phòng, ngoại giao, thương mại mà còn đóng vai trò rất lớn trong ship hàng nhu yếu liên lạc của dân cư ở Mỹ và sau đó là ở những nước châu Âu thời bấy giờ .

Thomas Edison bên cạnh sáng tạo telegraph của ông. Tháng 4 năm 1878. Nguồn : Wikipedia
Liên lạc bằng điện tín dùng những mã ký hiệu của Morse ‘ đánh Mooc ’ và gửi qua mạng lưới hệ thống telegraph điện tử được sử dụng rất là thoáng đãng trên toàn quốc tế mãi cho đến những năm 1990. Điều đáng nói là bảng ký hiệu của Morse khi được chuyển sang dùng cho những nước không nói tiếng Anh gặp rất nhiều phiền phức. Người Việt tất cả chúng ta vẫn còn lưu truyền nhiều câu truyện tiếu lâm từ việc đọc những bản điện tín không có dấu .
Do phải trải qua những nhân viên cấp dưới “ đánh Mooc ”, việc gửi và nhận những bản điện tín phải được triển khai tại những TT bưu điện ( thời Pháp thuộc, người Việt còn gọi là ‘ nhà dây thép ’ ) thế cho nên phương tiện đi lại này không thể nào phổ cập đến mọi người, mọi lúc và mọi nơi. Hơn thế nữa, nhu yếu nghe nói trực tiếp giữa những người liên lạc không thể nào thực thi được qua phương tiện đi lại này .
Lúc bấy giờ ít ai hoàn toàn có thể ngờ rằng nhu yếu tưởng rất đơn giản và giản dị này lại chính là động lực cho sự tăng trưởng của một công nghệ tiên tiến mới : điện thoại thông minh ( telephone ), và cũng ít ai thấy trước được công nghệ tiên tiến này chính là khởi xướng cho một cuộc cách mạng khoa học và công nghệ tiên tiến mới của trái đất được gọi là cuộc cách mạng tin học mở màn từ nửa cuối của thế kỷ 20 .

“ Nhà dây thép ” – trụ sở Bưu điện Hồ Chí Minh năm 1895, nay là Bưu điện TP.HCM. Ảnh : Tư liệu từ website của Pháp .

Phát minh điện thoại cảm ứng và kỷ nguyên mới cho liên lạc viễn thông

Trong toàn cảnh khi nghành nghề dịch vụ điện tín ( telegraph ) đang tăng trưởng rất mạnh ở Mỹ và trên thực tiễn đã trở thành “ mạng lưới hệ thống thần kinh của nền thương mại ở Mỹ ” thì vào tháng 3.1876 bằng ý tưởng sáng tạo điện thoại cảm ứng tiên phong của Mỹ được cấp cho Alexander Graham Bell ( 1847 – 1922 ). Phát minh điện thoại thông minh của Bell không riêng gì là một cột mốc lịch sử trong nghành nghề dịch vụ tiếp thị quảng cáo mà còn là một câu truyện đầy tính nhân văn .
Sáng chế này của Bell xuất phát từ những ấp ủ của một cậu bé khi mới 12 tuổi đã phải tìm cách giúp mẹ của mình bị điếc hoàn toàn có thể hiểu được người khác khi chuyện trò. Từ năm 12 tuổi, Bell đã có ý tưởng sản xuất một thiết bị đơn giản làm trắng những hạt lúa mỳ được sử dụng thoáng rộng trong những máy xay thời bấy giờ .
Được sự khuyến khích của bố, Bell và anh trai đã chế ra một bộ phận cơ học làm theo mẫu của một sọ người hoàn toàn có thể phát âm ra những lời nói đơn thuần như “ Mama ”. Cũng từ đó ông đã theo đuổi những nghiên cứu và điều tra nhằm mục đích giúp cho người bị điếc, và sau này trở thành giáo sư dạy cho người điếc của Đại học Boston ( Mỹ ). Ông còn mở trường tư dạy cho người điếc, và vợ ông chính là một trong những học trò của trường này .
Những nghiên cứu và điều tra của ông về mạng lưới hệ thống phát âm có sự thôi thúc và ảnh hưởng tác động to lớn do việc cả mẹ và vợ ông đều bị điếc. Các nghiên cứu và điều tra phát âm này về sau đã góp phần quan trọng cho ý tưởng ra điện thoại thông minh của ông .

Ảnh trình làng về mạng lưới hệ thống điện thoại thông minh tiên phong của Bell. Ảnh tư liệu

Quá trình nghiên cứu và sáng chế ra hệ thống điện thoại đầu tiên của Bell thực ra hết sức gian nan vì ông không có đủ điều kiện cả về thời gian lẫn tài chính. Phát minh của Bell thực chất là tìm cách biến đổi tín hiệu âm thanh sang tín hiệu điện và sau đó truyền tín hiệu điện trên các dây dẫn kim loại trên những khoảng cách xa.

Xem thêm: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn

Tại đầu nhận, tín hiệu điện lại được biến hóa sang tín hiệu âm thanh và vì thế cuộc gọi điện được thực thi. Theo như ông kể lại thì Bell chính thức bắt tay vào sáng tạo mạng lưới hệ thống liên lạc bằng điện thoại thông minh khi nghe tin công ty điện tín lớn nhất nước Mỹ lúc bấy giờ là Western Union Telegraph mua những sáng tạo về kỹ thuận điện tín với giá cao ngất ngưởng. Động lực thôi thúc ông ý tưởng nghe thật đơn thuần : kiếm nhiều tiền từ những sáng tạo độc đáo của mình .

Bản vẽ bằng sáng tạo điện thoại thông minh của Graham Bell ngày 7.3.1876. Ảnh tư liệu
Thoạt tiên, Bell định bán ngay ý tưởng này cho công ty điện tín lớn nhất lúc bấy giờ là Western Union Telegraph với giá 100 ngàn USD ( tương tự khoảng chừng 2,5 triệu USD thời nay ). Trước đó, Western Union đã mua lại bản quyền ý tưởng sáng tạo Telegraph của Thomas Edison với giá 10 ngàn USD ( tương tự 250 ngàn USD ngày này ). Ông William Orton, quản trị của Western Union cười khẩy khi được báo cáo giải trình lại rằng Bell muốn bán ý tưởng cho công ty .
Ông Orton cho rằng mạng lưới hệ thống của Bell chỉ là một món đồ chơi không hơn không thua kém. Hơn nữa, lúc bấy giờ Bell là một kẻ vô danh tiểu tốt so với thần đồng ý tưởng nổi tiếng của nước Mỹ là Thomas Edison, ai lại hoàn toàn có thể mua sáng tạo của Bell với giá gấp 10 lần sáng tạo của Edison .
Chỉ hai năm sau, chính ông quản trị của Western Union đã thú nhận nếu biết được tầm quan trọng của ý tưởng đó thì ông chuẩn bị sẵn sàng bỏ ra 25 triệu USD để mua. Nhưng đã quá muộn. Bell và một số ít nhà đầu tư đã sáng lập ra công ty điện thoại cảm ứng tiên phong của quốc tế. Tháng 7.1877, công ty Bell Telephone Company tiền thân của công ty American Telephone and Telegraph ( AT&T ) chính thức được sinh ra .
Chỉ vài ngày sau khi công ty được xây dựng, đám cưới của Bell với cô học trò trường dành cho người bị điếc do ông xây dựng đã được tổ chức triển khai. Quà Tặng Ngay của chú rể cho cô dâu là 1.487 trên tổng số 1.497 CP công ty mới xây dựng của Bell ( nghĩa là ông chỉ giữ lại cho mình vỏn vẹn 10 CP ) .
Đến năm 1886 hơn 150 ngàn người Mỹ đã chiếm hữu điện thoại thông minh mái ấm gia đình ( không kể mạng lưới hệ thống điện thoại thông minh công cộng và những doanh nghiệp tư nhân cũng như của mạng lưới hệ thống cơ quan chính phủ ). Bell nhanh gọn trở thành triệu phú. Những ai ở Mỹ giờ đây không hề tin được rằng một đại công ty công nghệ tiên tiến thống trị gần như tuyệt đối ngành liên lạc viễn thông điện tín ( telegraph ) của nước Mỹ vào những năm 1870, Western Union Telegraph giờ đây chỉ còn là một công ty chuyển tiền ( nay là Western Union ) thường chiếm một vị trí nhã nhặn trong những những nhà hàng nhỏ ở Mỹ. Sự sụp đổ của một đại công ty công nghệ tiên tiến chỉ vì một quyết định hành động sai lầm đáng tiếc nói trên .

“ Ngôi nhà ” của 9 gia chủ Nobel vật lý

Đóng góp của Bell cho sự tăng trưởng công nghệ tiên tiến của quả đât đến đó cũng đã rất đáng kể, nếu không muốn nói là một góp phần có tính bước ngoặt lịch sử trong nghành nghề dịch vụ liên lạc viễn thông. Tuy nhiên, việc Bell sáng lập ra mạng lưới hệ thống điều tra và nghiên cứu sau này mang tên ông, Bell Laboratories ( hay còn gọi là Bell Labs ) có lẽ rằng còn quan trọng hơn nhiều .
Số là vào năm 1880 Bell được trao phần thưởng “ Volta Prize ” trị giá 50 ngàn francs của chính phủ nước nhà Pháp do có công sáng tạo ra điện thoại cảm ứng. Đây là phần thưởng do vua Napoleon sáng lập. Trong số những người trong ủy ban xét Tặng Kèm phần thưởng “ Volta Prize ” có những nhân vật kiệt xuất như Đại văn hào Victor Hugo ( 1802 – 1885 ), Alexandre Duma ( 1824 – 1895 ). Bell đã dùng số tiền của phần thưởng này để xây dựng ra nhiều cơ sở điều tra và nghiên cứu, trong đó đặc biệt quan trọng nhất là cơ sở nghiên cứu và điều tra mang tên ông mà sau này được gọi đơn thuần là Bell Labs .

Tòa nhà tiên phong của Bell Labs, Thành Phố New York. Ảnh chụp năm 1925. Nguồn : Wikipedia
Bell Labs là cái tên gắn với nhiều ý tưởng có tác động ảnh hưởng lớn đến sự tăng trưởng khoa học và công nghệ tiên tiến có tính nâng tầm lịch sử như ý tưởng ra transistor, siêu dẫn, laser khí, vi mạch bán dẫn ( chip bán dẫn ), vật tư nano-bán dẫn, solar cell cho nguồn năng lượng mặt trời, kim chỉ nan thông tin ( Information Theory ), hệ quản lý và điều hành UNIX, những ngôn từ lập trình B, C, C + +, S và rất nhiều ý tưởng khác nữa .
Bell Laboratories được coi một tổng hợp nghiên cứu và điều tra ( tư nhân ) lịch sử một thời của nước Mỹ, nơi có đến 9 nhà khoa học được nhận phần thưởng Nobel về vật lý, trong đó có những nhà vật lý triết lý khét tiếng như : John Bardeen, người Mỹ duy nhất được trao hai phần thưởng Nobel về vật lý ( Lý thuyết siêu dẫn – BCS Theory và ý tưởng ra transistor ), P.W Anderson cha đẻ triết lý vật lý mang tên ông “ Anderson Localization ”, William Shockley về ý tưởng transistor và hàng loạt hiệu ứng vật lý mang tên ông ( Shockley diode equation, Shockley states, Shockley – Ramo theorem … ) …

Bell tại lễ khánh thành mạng lưới hệ thống điện thoại cảm ứng đường dài Thành Phố New York – Chicago, 1892. Nguồn : Wikipedia
Nhiệm vụ chính khởi đầu đặt ra cho Bell Labs là điều tra và nghiên cứu và tăng trưởng ( R&D ) những thiết bị điện tử Giao hàng cho công ty mẹ là AT&T – lúc bấy giờ gần như nắm độc quyền về nghành điện thoại thông minh và điện tín trên toàn nước Mỹ. Tuy nhiên, dần theo thời hạn những điều tra và nghiên cứu của Bell Labs được lan rộng ra và bao trùm hầu hết những nghành quan trọng nhất về công nghệ tiên tiến và kỹ thuật .
Ngay cả những vất đề khoa học cơ bản, Bell Labs cũng có những góp phần đỉnh điểm của quốc tế với nhiều phần thưởng Nobel về vật lý, trong đó có những phần thưởng dành cho những khu công trình thuần túy kim chỉ nan .
Thời kỳ đầu, khi những hoạt động giải trí kinh doanh thương mại về nghành nghề dịch vụ điện thoại thông minh của công ty được bảo lãnh bởi những bằng ý tưởng của Bell và những tập sự nên gần như không có cạnh tranh đối đầu. Nói đúng ra thì AT&T cũng bị kiện cáo liên tục tương quan đến tranh chấp bản quyền ý tưởng. Chỉ trong 18 năm đầu, AT&T phải ra hầu tòa đến 587 lần, có 5 vụ kiện phải lên tới tòa án nhân dân tối cao xét xử. Tuy vậy, AT&T không thua một vụ kiện nào cả .
Cần nói thêm là một phần không nhỏ từ doanh thu khổng lồ của AT&T lại được dành cho R&D tại Bell Labs nên công nghệ tiên tiến của AT&T càng tăng trưởng bỏ xa những đối thủ cạnh tranh. Tuy vậy, những nhà lãnh đạo của Bell Labs đã sớm nhận ra một điểm yếu kém có đặc thù nguyên tắc khiến cho công nghệ tiên tiến điện thoại thông minh khó tăng trưởng và cung ứng được nhu yếu của người mua .
Thoạt tiên, mạng lưới hệ thống điện thoại cảm ứng do Bell sáng tạo chỉ hoạt động giải trí được ở những khoảng cách ngắn, tối đa chỉ vài km. Muốn liên lạc bằng điện thoại cảm ứng đường dài bắt buộc phải sử dụng những mạng lưới hệ thống khuếch đại tín hiệu điện – được đặt trong ống thủy tinh chân không ( gọi tắt là ống chân không – vacuum tube ) hay còn được gọi là những bóng đèn chân không .
Vào năm 1906, AT&T mua lại bản quyền sáng tạo bộ khuyếch đại điện tử dùng ống chân không này từ nhà nghiên cứu Lee De Forest. Bell Labs đã nâng cấp cải tiến mạng lưới hệ thống này và đưa vào sử dụng thành công xuất sắc trong những mạng lưới hệ thống điện thoại cảm ứng xuyên khắp nước Mỹ trải dài hàng nhiều ngàn cấy số .
Tờ Thành Phố New York Time đưa tin trang nguồn vào ngày 26.1.1915, đại ý nói rằng tháng 10.1876 mạng lưới hệ thống điện thoại thông minh của Bell chỉ nối được khoảng cách 2.5 dặm ( khoảng chừng 4 km ), thì vào ngày 25.1.1915, mạng lưới hệ thống này đã liên kết Thành Phố New York và San Fransisco với khoảng cách 3.400 dặm ( khoảng chừng 5.400 km ) .

Hệ thống những khuếch đại điện tử ống chân không được đốt nóng khi hoạt động giải trí. Nguồn : Wikipedia
Tuy nhiên, những hệ khuyếch đại dạng ống chân không này có những điểm yếu kém không hề khác phục được về mặt nguyên tắc : hoạt động giải trí không không thay đổi, mau hỏng, tiêu thụ nguồn năng lượng lớn và tạo ra một lượng nhiệt lớn .
Lí do là mạng lưới hệ thống này hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc đốt nóng dây sắt kẽm kim loại để phát ra dòng những điện tử hoạt động trong ống chân không. Vì bị đốt nóng nên những cực điện chóng hỏng, không không thay đổi. Mặt khác phần nhiều nguồn năng lượng dùng để đốt nóng với hiệu suất khuyếch đại điện cực kỳ thấp .
Để tăng tuổi thọ và tính không thay đổi của những mạng lưới hệ thống này thì lại phải có những mạng lưới hệ thống làm mát, rất tốn kém. Hơn nữa, những bóng đèn chân không lại có kích cỡ khá lớn nên cả mạng lưới hệ thống chung thường thì cũng phải rất lớn để hoàn toàn có thể chứa hàng ngàn, thậm chí còn hàng chục ngàn những bóng đèn như vậy mới đủ Giao hàng cho nhiều người mua. Chỉ cần một hoặc vài bóng đèn chân không này hỏng cũng đủ làm tê liệt hàng loạt mạng lưới hệ thống. Vì vậy, việc duy trì bảo trì những mạng lưới hệ thống phức tạp hay hỏng hóc này nằm rải rác trong những vùng núi non, sa mạc bát ngát hàng chục ngàn cây số của nước Mỹ cũng là một yếu tố cực kỳ nan giải .

Một mạng lưới hệ thống sử dụng những khuếch đại điện tử ống chân không. Nguồn : Wikipedia
Để dễ tưởng tượng, bạn đọc lớn lên và trưởng thành trước những năm 2000 hẳn còn nhớ những chiếc TV nặng nề, khi hoạt động giải trí thì khi nào cũng nóng hôi hổi. Bên trong máy chứa đầy những bóng đèn điện tử dưới dạng những ống thủy tinh ( chính là những ống chân không ), lâu lâu gia chủ lại phải gọi thợ đến sửa – hầu hết là thay những bóng đèn điện tử này .
Sau gần 100 năm liên tục nâng cấp cải tiến kể từ lúc ý tưởng ra những bộ khuyếch đại điện tử đặt trong ống chân không ( 1906 đến 2000 ), những bóng đèn điện tử chân không vẫn là nguyên do hầu hết gây ra hư hỏng cho những máy móc điện tử như tất cả chúng ta đã từng tận mắt chứng kiến. Nên nhớ rằng TV thường chỉ hoạt động giải trí và giờ một ngày trong khi đó mạng lưới hệ thống liên lạc viễn thông thì thao tác liên tục không ngưng nghỉ. Vì vậy không có gì khó hiểu khi ban chỉ huy của Bell Labs vào những năm 1930 nhận thấy cần phải tìm một giải pháp kỹ thuật trọn vẹn mới sửa chữa thay thế cho những mạng lưới hệ thống khuyếch đại dùng bóng đèn chân không .
Những gì trình diễn trên đây cho thấy nhu yếu thiết yếu của sự tăng trưởng công nghệ tiên tiến liên lạc điện thoại cảm ứng đã tạo ra tiền đề cho sự sinh ra của bộ khuếch đại điện tử mới, khác nguyên tắc với loại dùng ống chân không. Phần tiếp theo sẽ nói về quy trình ý tưởng ra transistor, mạng lưới hệ thống khuyếch đại điện tử hoạt động giải trí trên nguyên tắc mới sử dụng những chất bán dẫn …
Còn tiếp …

Nguyễn Trung Dân

Thành Phố New York, Ngày 30. 9.2022
___________
* Tác giả bài viết có trên 25 năm nghiên cứu và điều tra về vật lý kim chỉ nan và ứng dụng những chất bán dẫn, trong đó có thời hạn nghiên cứu và điều tra ở Italy, Đức, Nhật và Mỹ ( từ 1998 ). Là Associate Research Professor của Đại học Arizona cho đến 2017 chuyển sang làm nghiên cứu viên hạng sang tại TT nghiên cứu và điều tra của một công ty công nghệ cao, đa vương quốc tại Thành Phố New York, điều tra và nghiên cứu về nghành Viễn Thông lượng tử và Mô phỏng lượng tử, đồng thời vẫn liên tục giữ cương vị giáo sư ngoài biên chế ( Adjunct Professor ) của Đại học Arizona. Là tác giả cuốn sách trình độ “ Modeling and design photonics by examples using Matlabs ” đang được sử dụng làm giáo trình trong một số ít Đại học ở Mỹ .
Tài liệu tìm hiểu thêm :

[1] Alexander Graham Bell: https://en.wikipedia.org/wiki/Alexander_Graham_Bell

Xem thêm: Bài giảng điện tử là gì? Phân biệt bài giảng điện tử và giáo án điện tử

[ 2 ] Michael Riordan and Lillian Hoddeson, sách “ Crystal Fire : The Birth of the Information Age ”, Nhà xuất bản W W Norton và Co Inc, 1997 .

Chú thích: Bài của TS Nguyễn Trung Dân được đăng lần đầu tiên trên báo Người Đô Thị, nay được tác giả cho phép đăng lại trên mạng rosetta.vn. Xin chân thành cảm ơn tác giả.

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử