транзистор-нашевсе / Транзистор – наше все. К истории великого открытия. Часть 2

Ю.Носов, д.т.н.

Авторпосчиталнеобходимымдополнитьимеющие-

ка, в лабораторию он был принят посыльным. Вне всякой логи-

сяисточникисвидетельстваминашихветерановэлек-

ки и вопреки элементарной теории (которой он не знал) Лосев

троникиипровелинтервьюсмногимиизних.Фраг-

предположил, что нелинейности детекторной характеристи-

ментыэтойустнойисториииспользованывнастоя-

ки обязательно должны сопутствовать и усилительные свойс-

щейстатье.

тва, которые он и начал целенаправленно искать и нашел, ко-

нечно же, и благодаря случаю. (В порядке отступления напом-

ним, что в дальнейшем Олег Васильевич вырос в высококва-

Наша транзисторная сага

лифицированного физика-экспериментатора и в 1927 году от-

Отечественную транзисторную историографию принято начи-

крыл электролюминесценцию полупроводников – основу све-

нать с кристадина Лосева. В 1922 году в Нижегородской радио-

тодиодов. И еще – типичный советский коллективист в жиз-

лаборатории О.В.Лосев обнаружил, что некоторые образцы то-

ни, в науке он был однозначно индивидуалистом: учась у мэт-

чечно-контактных карбидокремниевых детекторов обладают не

ров, слушал только внутренний голос, самостоятельно ставил

только выпрямительными, но и усилительными свойствами. Их

цели исследований. Все его статьи без соавторов. Он не "лег"

начали использовать для изготовления радиоприемников – сна-

ни под одного из авторитетов – В.К.Лебединского, М.А.Бонч-

чала простейших, прямого детектирования, а затем и гетеро-

Бруевича, А.Ф.Иоффе, – встреченных на жизненном пути. Он –

динных. Отсюда и "кристадин" — как производное от кристалл

вне школ.)

и гетеродин. Заметим, что термин "подарили" Лосеву немцы –

В 1930-е годы начала складываться полупроводниковая

Запад, в отличие от нас, всегда понимал, что для продвижения

школа А.Ф.Иоффе, получившая позднее мировую известность.

нового в науке, как и в торговле, нужен звучный бренд. Кстати,

Отправной точкой послужили западные изобретения выпря-

транзистор (от transfer – переносить и resistor – сопротивление)

мителя (1926 год) и фотоэлемента (1930 год) на основе закиси

окрестили транзистором, не просто так, а перебрав множество

меди. В ленинградском Физико-техническом институте к этой

"имен" и занималась этим вся группа. Плоскостной транзистор

тематике добавили исследования термоэлектричества – во

поначалу назвали "персистором". Но название не прижилось, а

время войны на всю страну прогремели термогенераторы Иоф-

вскоре и вообще необходимость в отдельном термине отпала –

фе, которые обеспечивали работу радиоприемников наших

точечный транзистор канул в Лету и остался просто транзистор.

разведчиков и партизан. Заметным достижением стали теория

(В 1929 году В.К.Зворыкин неделю просидел в библиотеке, во-

выпрямления Б.И.Давыдова (1938 год) и работы Я.И.Френкеля

роша греческие и латинские словари, и подобрал имя своему

по туннельному эффекту и дефектам кристаллов – их цитиру-

изобретению – кинескоп, которое живет уже 80 лет. Нужное это

ет Запад. Большие усилия вкладывались ленинградцами (и под

дело, как и выбор имени новорожденному.)

их влиянием – киевлянами) в синтез все новых и новых полу-

В эпоху повального и повсеместного радиолюбительства

проводниковых соединений с надеждой на обнаружение высо-

открытие Лосева пришлось ко двору, вошло в историю радио-

кой термо- и фотоэлектрической чувствительности (чаще все-

техники. Это наша законная национальная гордость. Но пара-

го – мимо).

метры усиливающих детекторов были невысокими и невос-

Но все это к истории транзистора (пожалуй, и ко всей за-

производимыми, физику их работы тогда так никто и не понял

падной полупроводниковой деятельности) сколько-нибудь за-

(только в 1970-е годы черновицкий профессор Л.А.Косяченко

метного отношения не имеет: транзисторный проект основы-

ее "расшифровал", приравняв к подобию тиристорного эффек-

вался не на "кристадине Лосева", а теория р-n-перехода Шок-

та), а потому и усовершенствовать их не смогли. Под напором

ли – не на статьях Б.И.Давыдова. То же можно сказать и о не-

быстро развивающихся вакуумных радиоламп кристадин пос-

мцах – Ю.Лилиенфельде, Р.Поле, Р.Хильше, – которых частень-

тепенно сошел со сцены.

ко упоминают как "предшественников". В Киеве бузина, в ого-

Свое открытие Лосев сделал, когда ему еще не было и

роде дядька. Не ими вдохновлялись Шокли и Бардин, а кванто-

19 лет. За плечами только школа и радиолюбительская практи-

вой механикой, зонной теорией А.Вильсона и, опосредованно,

ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 3/2008

130

заразительными успехами атомного и радарного проектов.

через два года, выполнять ее поручили Ф.А.Щиголю, только что

Наша полупроводниковая наука свой транзисторный проект

защитившему диплом все у того же Красилова, а в помощники

не сформулировала, более того – после публикаций компании

придали еще одного дипломника Н.Н.Спиро (все трое – буду-

Bell Labs транзистор для Академии наук не стал приоритетом

щие лауреты Ленинской премии).

№1, а лишь "одним из". На VII Всесоюзном совещании по полу-

Значимость тех событий у нас традиционно переоценива-

проводникам (1950 год), первом послевоенном, почти 40% до-

ют, возводя их в ранг "создания первого отечественного тран-

кладов было посвящено фотоэлектричеству, значительное чис-

зистора". Гордиться есть чем, ведь повторить – это значит сде-

ло – новым полупроводникам и ни одного – германию и крем-

лать своим достоянием (речь не о приоритете). Это заявка на

нию. А еще в высоких научных кругах очень щепетильно отно-

второе, почетное, место в транзисторной "гонке". Однако тран-

сились к терминологии, называя "транзистор" "кристалличес-

зистор весной 1949 года сделан не был, был лишь продемонс-

ким триодом" и пытаясь заменить "дырки" на "отверстия".

трирован транзисторный эффект на микроманипуляторе, да и

Без цели поиска нет и находок. В 1940 году киевлянин

германиевые кристаллы использовались не свои, а выковырян-

В.Е.Лашкарев предложил методику термозонда для исследо-

ные из детекторов фирмы Philips. Казалось бы, надо сделать

вания приповерхностных свойств кристаллов. Приближая тер-

следующие шаги, почему же остановились?

мозонд к игле детектора, исследователь фактически воспроиз-

К 50-летию транзистора я опубликовал в "Независимой га-

водил структуру точечного транзистора (см. ч.I, рис.2), еще бы

зете" большую статью, пафосно отметив роль А.В.Красилова. В

шаг и … Но этот шаг так и не был сделан. Более того, в детек-

СМИ это прозвучало впервые, и ему понравилось – а кому бы

торной группе С.Г.Калашникова в 1946–1947 годы даже наблю-

нет? (Настолько, что в 2003 году свое приветствие "Пульсару"

дали транзисторные характеристики, и тому есть свидетельс-

он подписал "создатель первого отечественного транзистора",

тва в рабочих журналах, но подобные приборы "отбрасывались

опустив "лауреат Ленинской и Сталинской премий" – преходя-

как брак" (из воспоминаний Н.А.Пенина, сотрудника группы Ка-

щее ничто в сравнении с вечным.) Тогда же накоротке я поин-

лашникова, на заседании по случаю пятидесятилетия транзис-

тересовался мнением Александра Викторовича о статье – "Ис-

тора, 28.10.1997 год, МИРЭА).

тория правдивая и написана прекрасно", но с улыбкой добавил,

Наша реальная транзисторная предыстория началась, как

"А вообще-то все было не так". Вернуться к разговору как-то не

и у "них" с потребностей практики. В 1943 году по инициати-

удавалось, хотя мы и заседали в одном диссертационном со-

ве А.И.Берга – будущего академика – было принято знамени-

вете, а вскоре Александр Викторович ушел из жизни. Версия

тое Постановление № ГОКО-3683сс Государственного Коми-

"как было на самом деле" складывалась уже без него, помогли

тета Обороны "О радиолокации", в развитие которого в спе-

беседы с А.А.Чернявским, Ф.А.Щиголем, Ю.А.Концевым.

циально организованных НИИ-108 и НИИ-160 начались в част-

Во-первых, в конце 1940-х в радиоэлектронике доминиро-

ности разработки полупроводниковых детекторов. "Детектор –

вала "радарная философия", именно под радиолокацию в элек-

сердце радара", – говорил А.И.Берг. Обстановка сразу же сло-

тровакуумном НИИ-160 разрабатывались магнетроны, клист-

жилась творческая и очень динамичная. Из воспоминаний Пе-

роны, ЛБВ, и их создатели – С.А.Зусмановский, Н.Д.Девятков,

нина: "Однажды в лабораторию вбежал возбужденный Берг

А.П.Федосеев, В.А.Афанасьев и др. – естественно были на пер-

(тогда научный руководитель Совета по радиолокации и ди-

вых ролях. Кремниевые детекторы тоже предназначались для

ректор НИИ-108.— Прим. автора) с журналом Journal of. Applied

радаров, значит и им здесь место. Красилов сверх меры был

Physics: "Вот статья о сварных детекторах для радаров, пере-

перегружен правительственными темами. Так зачем же еще иг-

писывай журнал на себя и действуй". К 1950 году мы это сде-

раться с транзистором, прибор ведь явно не для СВЧ (кто мог

лали, зашли с Калашниковым к Бергу, он тут же по телефону

тогда заглянуть вперед на десятилетия?)

доложил Сталину и тот благословил: "Представляйте на пре-

Во-вторых, в течение нескольких лет мир (за исключением

мию". Такая легкость общения с вождем, разумеется, миф, ос-

первооткрывателей) вообще игнорировал транзистор, "британ-

тальное вполне правдоподобно и передает атмосферу тех лет.

ские исследователи считали его какой-то умно придуманной

Сталинскую премию они действительно получили в 1951 году.

рекламной штучкой фирмы Bell" (из книги 1987 года немец-

Еще раньше высокой наградой были отмечены работы по де-

кого историка Х.Кьюссера). Наши генералы вторили скепсису

текторам в НИИ-160 (г. Фрязино Московской области) под ру-

американских: "Транзистор никогда не будет использоваться

ководством Александра Викторовича Красилова.

в "серьезной" аппаратуре, только – в слуховых аппаратах, вот

Однажды, в конце 1948 года, Берг обратил внимание на

пусть им и занимается собес". Увы, это говорилось и в 1954–

статью Бардина и Браттейна "Транзистор – полупроводнико-

1955 годы. (Когда отношение к транзистору круто изменилось,

вый триод", дал знать во Фрязино. Красилов подключил к про-

эти же генералы начали сурово требовать от системщиков рез-

блеме дипломницу С.Г.Мадоян, и к весне следующего года эк-

кого повышения "коэффициента транзисторизации", был та-

сперимент Браттейна был воспроизведен. А дальше – стоп.

кой термин. Но было и другое: еще в 1952 году во Фрязино

"Настоящую" НИР по точечным транзисторам поставили лишь

над транзисторами трудились и навсегда прикипели к ним ка-

131

ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 3/2008

и с т о р и я э л е к т р о н и к и

питан Я.А.Федотов из Академии им. Жуковского и В.И.Минц,

Всеобъемлющее Первухинское министерство оказалось

откомандированный из военного ЦНИИИ-22. Не гнушались

трудно управляемым монстром, при реорганизации в 1954

быть на подхвате, лаборантов не хватало. Очень скоро воен-

году из него выделилось Министерство радиотехнической

преды страны, возглавляемые генералами Р.П.Покровским и

промышленности — МРТП, в котором направление электро-

Е.А.Сугробовым, стали надежными охранителями транзистор-

ники возглавил А.И.Шокин (на разных должностях это про-

ного направления.)

должалось до ухода на пенсию в 1985 году с поста министра

В-третьих, даже если бы транзисторы и появились в 1949

электронной промышленности). Был образован Совет по по-

году, их некому было бы "предъявить": отраслевой полупровод-

лупроводникам, в который вошли представители Академии

никовой науки не было, "академиков" транзисторные дела тог-

наук и промышленности и под эгидой которого одновремен-

да не волновали, о создателях аппаратуры и говорить нечего.

но в ФИАНе, Физтехе, НИИ-108 и НИИ-35 началось создание

А транзистор не просто "еще один прибор", это новая филосо-

плоскостных германиевых транзисторов. (До сих пор не ути-

фия электроники, для ее вхождения в жизнь необходимо соот-

хают споры, кто же стал первым. Ответа нет и не будет, все

ветствующее научное сообщество, его-то и не было.

зависит от критериев подхода. И нет особенного смысла в

В-четвертых, существовал еще и наш, отечественный фак-

отыскании "первого", ведь речь идет всего лишь о воспро-

тор. Раскручивался "еврейский вопрос", те, кто постарше и по-

изведении прибора.) А первые промышленные плоскостные

мудрее, знали, что в такой ситуации надо лечь на дно, времен-

транзисторы (П1, П2, их тогда еще называли триодами) и то-

но исчезнуть. Года два А.В.Красилов редко бывал в НИИ-160.

чечные (С1,С2), фактически разработанные еще в НИИ-160 во

Говорили, что он внедряет детекторы на Томилинском заводе.

Фрязино, начал изготавливать опытный завод НИИ-35 в 1954

(Как раз тогда несколько заметных фрязинских СВЧ-истов во

году. Роль Совета по полупроводникам, названного "науч-

главе с С.А.Зусмановским не по своей воле загремели в Сара-

ным", постепенно свелась к консультационно-просветитель-

тов "поднимать" поволжскую электронную целину. Кстати, Са-

ской. Его возглавлял В.И.Сифоров, номинально – замести-

ратову это оказалось явно в масть). Затянувшаяся "команди-

тель министра МРТП, а по существу – ученый-радиотехник

ровка" Красилова не только притормозила наш транзисторный

и лектор-профессор. Жестким волевым лидером он не смот-

старт, но и породила в ученом – тогдашнем лидере и авторите-

релся. Совет по полупроводникам нисколько не походил на

те, подчеркнутую осторожность и осмотрительность, что поз-

Совет по радиолокации (1943 год, Маленков, Берг) и тем бо-

днее, возможно, задержало развитие кремниевых и арсенид-

лее – на Спецкомитет по атомной бомбе (1945 год, Берия,

галлиевых транзисторов.

Курчатов). Страна не могла (и, пожалуй, не стремилась) дать

В 1953 году наконец-то был создан специализированный

транзистору ту поддержку, что и атомной бомбе, ракетам и

транзисторный институт – НИИ-35, ныне "Пульсар" (Поста-

радиолокаторам. Было недопонимание значимости электро-

новление ЦК КПСС и СМ СССР 1402/563 от 04.06.1953). Ини-

ники для обороны, с подачи главных конструкторов систем ее

циаторы его создания – М.Г.Первухин, в те дни могуществен-

относили к "комплектации".

ный член Политбюро и министр, которому подчинили все, свя-

Со второй половины 1950-х годов полупроводниками стали

занное с электричеством и радио, А.И.Берг, академик, вице-

заниматься молодые специалисты, окончившие МЭИ, МХТИ,

адмирал, "без пяти минут" заместитель министра обороны и

МИФИ и получившие соответствующую подготовку (предшес-

А.В.Красилов. Называют также А.Ф.Иоффе и Б.М.Вула, но это

твующее поколение из долгопрудненского физтеха и физфака

лишь обязательный реверанс в сторону Академии наук: Иоффе

МГУ специализировалось по ядерной физике и СВЧ-электро-

уже два года как был отстранен от Физико-технического инсти-

нике, успехи в транзисторном деле достигались благодаря глу-

тута, а Вул – член корреспондент АН СССР и заведующий ла-

бокой общей физико-математической подготовке и привитым

боратории ФИАНа – еще не приобрел весомого авторитета.

навыкам к исследовательской деятельности). Кадровый потен-

Занятно, что быстрому становлению НИИ-35 поспособс-

циал отрасли стремительно нарастал, к созданию транзисто-

твовало яркое политическое событие 1953 года – ниспровер-

ров подключились серийные заводы с ОКБ. От первых шагов

жение всесильного Берии. В то время в Москве на Окружном

по копированию американских образцов естественно перешли

проезде находилось СКБ-627, в котором пытались создать маг-

к повальному изобретательству и разработке собственных тех-

нитное антирадарное покрытие (предвосхищение технологии

нологических схем. Отечественными хитами второй половины

СТЭЛС), и шефство над предприятием взял Берия, остро чувс-

1950-х стали сплавно-диффузионные высокочастотные тран-

твовавший технические оборонные новинки. После его ареста

зисторы П401-П417 (М.М.Самохвалов), оригинальная термо-

дирекция СКБ благоразумно самоликвидировалось, магнитную

конверсионная технология, использованная для изготовления

тематику оперативно прикрыли (успехов-то не было), и нарабо-

мощных транзисторов (В.А.Стружинский). Появились и другие

танный потенциал – здание, кадры, инфраструктура – с ходу

самостоятельные наработки. Транзисторы П401 выпускались

начал работать на транзисторы. К концу 1953 года здесь ока-

многие годы сотнями миллионов штук и стали эпохой в нашем

залась и вся группа А.В.Красилова.

аппаратостроении.

ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 3/2008

132

Америка наши достижения "не заметила". Дело в том, что в

разработок (с 1936 года). "Заболев" мечтой о средствах гло-

1954–1955 годы там был взят курс на кремниевые диффузион-

бальной связи, он логически пришел к мысли о необходимос-

ные транзисторы, все остальное перестало интересовать амери-

ти твердотельного аналога радиолампы. Как дипломированный

канцев. В 1959–1960 годы, как указывалось ранее, была разра-

физик-доктор философии он интуитивно почувствовал, что без

ботана планарная технология. А наши, несомненно, замечатель-

квантовой механики не обойтись, но знал также, что "свои" фи-

ные успехи с германием, оттянув основные силы, косвенным об-

зики-ветераны имели о ней "рудиментарное представление".

разом притормозили кремниевую программу, которая реально

Нужна была "свежая кровь", и он начал завлекать молодежь

началась в 1957–1958 годах (Ф.А.Щиголь, Е.З.Мазель) с разра-

из учебных заведений Массачусетса, Принстона, Стэнфорда.

ботки тоже оригинальных до вычурности сплавных транзисторов,

Собрал группу, определил научного руководителя, сформули-

полезных, но, по сути, не имевших долгосрочной перспективы.

ровал задание. Обеспечил неограниченное финансирование

Ситуация кардинально изменилась лишь после того, как

проекта (сотни миллионов долларов ежегодно, что по совре-

наши ведущие специалисты (А.Ф.Трутко, В.А.Стружинский,

менному курсу эквивалентно миллиардам долларов), так что

Б.В.Малин) прошли стажировку в калифорнийской Кремниевой

использовались все известные методы исследования, "от чет-

долине. В 1963–1965 годы в НИИ-35 началось активное вос-

ких теоретических предсказаний до непонятных эксперимен-

произведение американской планарной технологии и произ-

тов, напоминавших черную магию" (Кьюссер). В те годы топ-

водство планарных транзисторов – страна все более опреде-

менеджеры крупных фирм уже научились распознавать вкус

ленно вставала на курс следования мировым (американским)

"настоящего мяса" и инвестировали в фундаментальные иссле-

стандартам в развитии транзисторов и транзисторной техноло-

дования столь же охотно, как прежде – в конвейерные линии и

гии. В порядке отступления заметим, что упорство привержен-

полезные производственные инструменты. При всем том Кел-

цев германия позволило и планарную технологию приспосо-

ли остался вне транзисторной славы. Правда, у него было свое

бить к этому материалу (чего не было сделано ни в одной стра-

личное достижение – в 1955 году он получил премию Колумба

не, да никто к этому и не стремился) и разработать германие-

за прокладку подводной телефонной линии (на 36 каналов!) из

вые планарные транзисторы (ГТ346) с уникальными параметра-

Шотландии в Канаду. Вот он, шажок к глобальной связи.

ми. Их выпуск и поставки на экспорт продолжались до середи-

Уильям Шокли, как руководитель группы, был далек от иде-

ны 1990-х годов. А рассуждения на тему, копировать ли амери-

ала: слишком много собственных идей, что подавляет творчес-

канцев, создавать ли свою "альтернативную" электронику, со-

тво подчиненных; неважный менеджер; неуживчивый характер.

четать ли то и другое в "разумных" пропорциях (кто их опреде-

Но решающими были другие его качества: высочайший про-

лит?), ведутся не одно десятилетие.

фессионализм; широта кругозора, он вдохновлялся работами

Бриджмена (специалист по физике сверхвысокого давления) и

История учит?

Ферми; амбициозность. И еще. Он "выстрадал" проект, пронес

При исключительном динамизме электроники сороковые-пяти-

идею через долгие военные голы, сумел сцементировать всех

десятые годы прошлого века представляются нам седой древ-

единой целью. А группа была сформирована по мультидисцип-

ностью. Даже недавние восьмидесятые уже окрестили компью-

линарному принципу – каждый мастер своего дела. В исследо-

терным средневековьем, что, согласимся, вполне справедливо.

ваниях сочетались безграничная широта теоретических фанта-

Надо ли заниматься раскопками? "История ничему не учит, но

зий и самоограничение в экспериментах. Одним из важнейших

наказывает за незнание ее уроков" (В.Ключевский). Не просто

условий успеха, по воспоминаниям Бардина, стало сознатель-

наивно, но неправильно и безответственно ориентироваться на

ное ограничение исследований германием и кремнием – про-

прямые заимствования из сюжетов прошлого, со временем ме-

стейшими, наиболее совершенными и воспроизводимыми по-

няется не только исследуемый феномен, но и окружающая сре-

лупроводниковыми материалами; остальное игнорировалось.

да. Сегодня атомный проект не мог быть проведен так же, как в

Диалектика единства противоположностей характеризовала и

1940-е: ни деньги всего Стабилизационного фонда, ни прези-

отношения в группе: коммунистический коллективизм в выра-

дентские указы не смогли бы сконцентрировать необходимые

ботке планов, обмене результатами, обсуждении проблем, вза-

ресурсы на выполнении этой задачи. И все же в каждом вели-

имообучении и крайний индивидуализм, свойственный протес-

ком открытии всегда есть что-то непреходящее, речь идет о на-

тантской этике, – каждый новый результат патентовался толь-

учно-технических проектах ХХ века.

ко тем, кто его получил.

Прежде всего, это корректная формулировка начальных ус-

Так ли уж оптимально и обязательно все перечисленное для

ловий: цель проекта, своевременность его постановки (необхо-

других проектов, история не отвечает. Представляется все же,

димость и возможность успеха уже реальны), наличие ресур-

что без четкой цели, компетентного политического лидера, яр-

сов. Кто-то должен все это увидеть, хотя бы почувствовать, и

кого научного руководителя, достаточных ресурсов и кадров

увязать воедино. Такой человек, назовем его политическим ли-

успех недостижим. Ориентируются ли на эти постулаты наши

дером проекта, на фирме Bell нашелся. Это М.Келли, директор

сегодняшние масштабные проекты?

133

ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 3/2008