Џон Бардин (; Висконсин, 23. мај 1908 — Бостон, 31. јануар 1991) био је амерички физичар. Рођен у Медисону (САД). Докторирао је математичку физику на Универзитету Принстон. Нобелову награду из физике добио је два пута. 1956. за откриће транзистора и 1972. за развој теорије суперпроводљивости.
Животопис
Џон Бардин је дипломирао и магистрирао електротехнику на Универзитету у Висконсину (Медисон), а докторат из поља математичке физике је примио на Универзитету Принстон. Џон је радио у више установа, а након рата 1945. придружује се Беловим телефонским лабораторијама у Мари Хилу, Њу Џерзи, где заједно с Братајном и Шоцлијем спроводи истраживања својстава проводљивости електрона у суперпроводницима и саме суперпроводности. Неколико дана пре Божића, 23. децембра 1947. открили су транзистор који је покренуо праву технолошку револуцију.
Раних 50-их година прошлог века, Бардеен наставља истраживања о суперпроводљивости која је започео још 1930. и за своја теоретска објашњења појаве суперпроводљивости прима своју другу Нобелову награду. Теорија коју је успешно пласирао са својим колегама, данас је позната као БЦС теорија, по иницијалима проналазача Бардина, Купера и Шрифера. Свој је рад наставио и даље - посвећујући се у првом реду суперпроводницима. На Универзитету Илиноис је радио као професор електротехнике од 1951. до 1975. године. Бардин је преминуо 30. јануара 1991. године. По природи је био миран и тих човек.John Bardeen, www.croeos.net
Транзистор
Транзистор (, од -{trans[fer] [res]istor}-: преносни отпорник) је активни полупроводнички елемент са три електроде. Разликују се биполарни и униполарни транзистори. Променом улазне струје биполарнога транзистора или улазног напона униполарнога транзистора управља се струјом у излазном кругу. У аналогним склоповима транзистори се примењују понајпре за појачање сигнала, а у дигиталним склоповима као управљане склопке. Назив транзистор потиче из 1947, када су амерички истраживачи Џон Бардин, Волтер Хаузер Братејн и Вилијам Брадфорд Шокли конструисали први германијумски биполарни транзистор.
Биполарни транзистор Биполарни транзистор састоји се од три слоја полупроводника, с контактима емитера (-{E}-), базе (-{B}-) и колектора (-{C}-). Постоје -{npn}--транзистори и -{pnp}--транзистори (полупроводници). Код -{npn}--транзистора база -{p}--типа полупроводника направљена је између емитера и колектора који су -{n}--типа, док су код -{pnp}--транзистора слојеви емитера, базе и колектора супротнога типа. У раду биполарног транзистора учествују оба типа носилаца. У нормалном активном подручју рада транзистора емитер инјектира носиоце у базу. Мањи део носилаца губи се (рекомбинује) у уској бази, чинећи малу струју базе, а већи део пролази кроз базу у колектор, узрокујући струју колектора. Код -{npn}--транзистора основну струју чине електрони, а код -{pnp}--транзистора шупљине. Струје емитера, базе и колектора међусобно су пропорционалне. У најчешће кориштеном споју заједничког емитера мала промена улазне струје базе узрокује велику промену излазне струје колектора, чиме се остварује појачавајуће деловање транзистора у појачању сигнала. Биполарни транзистор употребљава се и као склопка. Зависно од улазне струје базе, транзистор се пребацује из подручја запирања у подручје засићења и обратно; у подручју запирања ради као искључена склопка уз занемариве струје, а у подручју засићења као укључена склопка уз мали пад напона између колектора и емитера.
Униполарни транзистор Униполарни транзистор означава се скраћеницом -{FET}- (енгл. -{Field Effect Transistor}-: транзистор управљан пољем). -{FET}- има три основне електроде: увод (-{S}-), управљачку електроду (-{G}-) и одвод (-{D}-). Напоном прикљученим између увода и управљачке електроде модулише се полупроводнички отпор (назван канал) између увода и одвода, чиме се управља струјом одвода. Зависно од типа полупроводника у каналу разликују се -{n}--канални и -{p}--канални -{FET}--ови. Рад -{FET}--ова одређује ток само једнога типа носилаца – електрона код -{n}--каналних и -{FET}--ова шупљина код -{p}--каналних. Управљачка електрода електрично је изолована од канала те се -{FET}--ови одликују великим улазним отпором. Зависно од конструкције користи се више типова -{FET}--ова. Код -{JFET}--а (енгл. -{Junction FET}-: спојни -{FET}-) канал и управљачка електрода чине запорно поларизовани -{pn}--спој, а код -{MESFET}--а (енгл. -{Metal-Semiconductor FET}-: метални полупроводнички -{FET}-) запорно поларизовани -{pn}--спој замењен је запорно поларизованим спојем метал-полупроводник. Код -{MOSFET}--а (енгл. -{Metal-Oxide-Semiconductor FET}-: металнооксидни полупроводнички -{FET}-) метална или полисилицијумска управљачка електрода изолована је од канала танким слојем силицијум диоксида (-{SiO}-2). -{MOSFET}- има четврту електроду, подлогу (-{B}-), која се најчешће спаја с уводом. Посебна врста -{FET}--ова је -{HEMT}- (енгл. -{High Electron Mobility Transistor}-: транзистор с високом покретљивости електрона). Попут биполарног транзистора, -{FET}--ови се користе као појачавајући елементи или као напоном управљане склопке.
Биполарни транзистори струјно су управљани елементи, а -{FET}--ови напонски управљиви. Биполарни транзистори имају већу стрмину, те су појачања појачала реализована с биполарним транзисторима већа од појачања појачала с -{FET}--овима. Уз то су биполарни транзистори бржи и уз исте димензије дају јачу струју од -{FET}--ова. Биполарни се транзистори могу управљати светлосним снопом, што се примењује у изведби фототранзистора (фотомултипликатор), елемената за претварање светлоснога сигнала у оптички. Главна је предност -{FET}--ова велик улазни отпор. Температурни је коефицијент излазне струје -{FET}--ова негативан, а биполарних транзистора позитиван, те су -{FET}--ови погоднији транзистори за конструкцију појачала снаге.
Основни полуводички материјал за реализацију биполарних транзистора, -{JFET}--ова и -{MOSFET}--ова, и даље је силицијум. У неким се изведбама биполарних транзистора и -{MOSFET}--ова силицијум се комбинује с германијумом (силицијумско-германијумски транзистори, -{SiGe}-), понајприје ради повећања брзине рада. Већом брзином рада одликују се транзистори који се као полуводичким материјалом користе галијум арсенидом (-{GaAs}-). Од галијум арсенида израђују се -{MESFET}--ови, а од комбинације галијум арсенида и алуминијум-галијум арсенида (-{AlGaAs}-) производе се хетероспојни биполарни транзистори (-{HBT}--ови – од енгл. -{Heterojunction Bipolar Transistor}-) и -{HEMT}--ови. Назив -{HBT}- употребљава се и за силицијско-германијске биполарне транзисторе.
Захваљујући добрим својствима попут велике брзине рада, мале потрошње, велике поузданости и мале цене, транзистори су основни елементи електронских склопова различитих функција попут појачала, стабилизатора, модулатора, генератора сигнала, дигиталних логичких склопова, полуводичких меморија и слично. Као дискретне компоненте у засебним кућиштима, транзистори се производе за различите намене. Уз транзисторе опште намене, с уједначеним карактеристикама, израђују се транзистори с оптимираним карактеристикама за поједине примене, на пример високофреквенцијски транзистори, транзисторске склопке, високонапонски транзистори и транзистори снаге.
У већој мери транзистори се користе као део интегрисаних склопова у којима се у истој, најчешће силицијумској, плочици интегрише велик број транзистора и осталих елемената (диода, отпорника, кондензатора). Аналогни интегрисани склопови попут операцијских појачала и стабилизатора темеље се претежно на примени биполарних транзистора. Улазни транзистори интегрисаних операцијских појачала често су -{JFET}--ови, који осигуравају велики улазни отпор појачала. Већина дигиталних интегрисаних склопова изводи се у комплементарној -{MOS}--техници (-{CMOS}-), у којој се употребљавају комплементарни парови -{n}--каналних и -{p}--каналних -{MOSFET}--ова. Захваљујући једноставности и малим димензијама -{MOSFET}--ова те малој потрошњи, у комплементарној -{MOS}--техници реализирају се интегрисани склопови велике сложености попут микропроцесора и меморијских склопова с више од 109 транзистора. Често се у комплементарној -{MOS}--техници у истом интегрисаном склопу уз дигиталне функције изводе и аналогне. Оптимална својства сложених интегрисаних склопова постижу се комбинацијом -{MOSFET}--а и биполарних транзистора у -{BiCMOS}--техници (назив -{BiCMOS}- упућује на истодобно кориштење биполарних комплементарних -{MOS}--транзистора на истој силицијумској плочици). Најбржи су интегрисани склопови од галијум арсенида темељени на примени -{MESFET}--ова и -{HEMT}--ова. Такви се склопови најчешће користе у високофреквенцијским комуникацијским уређајима, на пример у мобилној телефонији.Tranzistor, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
Суперпроводљивост
thumb|desno|250px|Магнет који лебди изнад суперпроводника због Мајснеровог ефеката.
Суперпроводљивост је стање појединих материја које се на ниским температурама очитује у нестанку њихова електричнога отпора, проласку електричне струје кроз танку изолаторску баријеру унутар њих без електричног отпора (Џозефсонов учинак - Брајан Дејвид Џозефсон) и лебдењу магнета изнад њихове површине (Мајснеров учинак - Валтер Мајснер). Superprovodljivost, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014. Суперпроводљивост је квантномеханичка појава и не може се објаснити класичном физиком. Типично настаје у неким материјалима на јако ниским температурама (нижим од -200 -{°C}-).
БЦС теорија
БЦС теорија или Бардин-Купер-Шриферова теорија је прва микроскопска теорија суперпроводљивости (1957). Полази од претпоставке да на врло ниским температурама у кристалној решетки суперпроводника привлачно међуделовање електрон–решетка–електрон надјачава одбојну електричну силу међу електронима, тј. да електрони при проласку кроз решетку привлаче њене јоне, што резултира повећањем густине позитивног набоја у том подручју и, док се решетка не врати у равнотежно стање, привлачи друге електроне. У таквим условима електрони којима су спинови и количине кретања супротни крећу се у паровима (Куперови парови), а сваки пар електрона на међусобној удаљености од приближно 100 -{nm}- креће се кроз кристалну решетку без губитка енергије и може тунелисати кроз изолаторску баријеру. Порастом температуре атоми решетке све јаче осцилују, изнад критичне температуре раздвајају електронске парове, електрони се више не могу кретати без губитака и појављује се електрични отпор. За развој БЦС-теорије Џон Бардин, Леон Купери Џон Роберт Шрифер добили су Нобелову награду за физику 1972.BCS-teorija, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
Референце
Спољашње везе
-{ at the University of Illinois at Urbana-Champaign}- -{including his 2 Nobel lectures}- -{December 11, 1956 Semiconductor Research Leading to the Point Contact Transistor}- -{December 11, 1972 Electron-Phonon Interactions and Superconductivity}- -{Associated Press Obituary of John Bardeen as printed in The Boston Globe}-
-{The American Presidency Project}- -{IEEE History Center biography -{IEEE 2nd Int. Conference on Computers, Communications and Control (ICCCC 2008), an event dedicated to the Centenary of John Bardeen (1908–1991)}- – -{"Three-Electrode Circuit Element Utilizing Semiconductive Materials"}-
Категорија:Рођени 1908. Категорија:Умрли 1991. Категорија:Нобеловци за физику Категорија:Амерички физичари Категорија:Доктори физике Категорија:Амерички нобеловци Категорија:Вишеструки нобеловци