Keine P-N vorgesehen

Als Russell Ohl 1927 bei Bell Laboratories zu arbeiten begann, galten Vakuumröhren als die Zukunft der Elektronik. Es war jedoch seine zufällige Entdeckung, die zur Entwicklung des Transistors und der Solarzelle führte und die Silizium-Revolution entfachte.

In den späten 1930er Jahren war Ohl ein Radioforscher, der versuchte, einen Empfänger zu entwickeln, der effektiver war als Vakuumröhren. Die Röhren nahmen leicht niederfrequente Funksignale auf, hatten jedoch Probleme mit höheren Frequenzen, wie sie beispielsweise im Radar getestet wurden - eine Technologie, die mit dem sich ausbreitenden Krieg in Übersee an Bedeutung gewann. Ohl dachte, eine Alternative könnte im Quarzempfänger liegen, einem antiquierten Funkgerät aus den 1920er Jahren. Er widmete sich ganz seiner Forschung: Als seine Arbeitswoche während der Depression verkürzt wurde, nutzte Ohl seine zusätzliche Zeit, um die Kristallstruktur zu studieren.

10 neue Technologien, die die Welt verändern werden

Diese Geschichte war Teil unserer Februar-Ausgabe 2003



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Kristallempfänger waren knifflige, schlecht verstandene Geräte. Um ein Signal zu erhalten, würde ein Bediener die Oberfläche eines Kristalls mit einem Metallstrang nach dem Hotspot absuchen, der einen Stromfluss nur in eine Richtung verursachte. Nach ausgiebigen Experimenten kam Ohl zu dem Schluss, dass die besten Empfänger die Elemente sind, die heute als Halbleiter bekannt sind. Er stellte die Theorie auf, dass reinere Materialien bessere Empfänger ergeben würden, und ließ spezielle Proben für seine Tests anfertigen.

Anfang 1940 untersuchte Ohl eine Siliziumprobe, die in der Mitte einen Riss aufwies. Etwas war seltsam an diesem Kristall: Wenn er Licht ausgesetzt wurde, sprang der Strom, der zwischen den beiden Seiten des Risses floss, erheblich. Verblüfft zeigte Ohl das skurrile Exemplar seinen Bell-Kollegen, die ebenso erstaunt waren. Niemand hatte jemals eine solche photovoltaische Reaktion gesehen.

Die Forscher fanden heraus, dass der Riss eine Trennlinie zwischen zwei Verunreinigungen im Silizium war. Die eine Siliziumsorte hatte einen Elektronenüberschuss, die andere ein Defizit. Sie nannten sie p-Typ für positiv und n-Typ für negativ, und die Barriere zwischen den beiden wurde als p-n-Übergang bezeichnet. Allmählich erkannte die Gruppe, dass Photonen den überschüssigen Elektronen im n-Typ-Material einen ausreichenden Energieschub verleihen, um den Übergang zu durchqueren und einen Strom zu erzeugen.

Obwohl Ohls ursprüngliche Kristalle nicht annähernd genug Leistung für den kommerziellen Gebrauch lieferten, führten seine Forschungen zu p- und n-Typ-Silizium 1954 zur Entwicklung der ersten modernen Solarzelle durch Bell Labs. Die ersten Transistoren basierten ebenfalls auf dem pn-Übergang . Als Ohl 1940 seinen ungewöhnlichen Kristall ans Licht hielt, begann er unwissentlich den Übergang von Vakuumröhren zu integrierten Schaltkreisen.

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