Текст книги "100 знаменитых изобретений"

Подводная лодка

Создание корабля, способного скрытно приближаться к противнику, внезапно нанося удары по врагу, давно занимало умы изобретателей.

Еще в 1620 г. в Англии голландец К. ван Дреббель построил первую подводную лодку.

В 1718 г. крестьянин подмосковного села Покровское, плотник Е. Никонов, предложил Петру I изготовить «потаенное судно», которое «в море в тихое время будет из снаряду разбивать корабли». В 1721 г. Никонов построил в Петербурге модель, а в 1724 г. завершил изготовление такого судна. Для его сооружения использовались дубовые и сосновые доски, кожа, холст, смола, железные полосы, медные листы и другие материалы. Во время первого погружения днище судна было повреждено. В 1725 г. испытания продолжились, но после смерти Петра интерес к изобретателю-самоучке пропал. В 1727 г. из-за невозможности добиться герметичности потаенного судна, работы над ним были прекращены.

В 1776 г. француз Д. Бушнелл построил в Северной Америке подводную лодку «Тартю» («Черепаха»). Она имела яйцеобразный корпус диаметром примерно 2,5 м, изготовленный из медных листов. Лодкой управлял один человек. Погружение осуществлялось путем заполнения водой специального бака. Глубина погружения регулировалась вертикальным винтом. Движение по прямой осуществлялось при помощи горизонтального винта, а его направление изменялось при помощи руля. Лодка всплывала, когда вода из бака откачивалась вручную двумя насосами.

«Тартю» могла атаковать вражеский корабль при помощи мины, размещавшейся в ящике под рулем. В погруженном состоянии она должна была подойти под киль корабля противника. В этот момент мина поднималась из ящика, всплывала, ударялась о киль и взрывалась.

В 1801 г. американец Р. Фултон построил во Франции подводную лодку «Наутилус». Она имела сигарообразную форму.

Длина лодки достигала 6,5 м, диаметр – 2 м. Корпус «Наутилуса» был сделан из меди, а шпангоуты – из железа. Погружение лодки достигалось путем заполнения балластной цистерны. Команда состояла из трех человек. В погруженном состоянии лодка передвигалась мышечной силой членов экипажа, вращавших рукоятку, от которой движение передавалось на двухлопастный винт. В надводном положении для передвижения использовался парус или весла. На поверхности воды «Наутилус» мог передвигаться со скоростью до 7 км/ч, под водой – до 3 км/ч. Глубина погружения регулировалась двумя горизонтальными рулями. Лодка могла находиться в погруженном состоянии несколько часов благодаря баллону со сжатым воздухом.

Для испытаний лодка Фултона совершила переход по Сене до Гавра. Морские испытания подтвердили высокие качества судна: оно могло находиться под водой до 5 часов и преодолевало расстояние в 450 м за 7 минут. Боевые возможности «Наутилус» продемонстрировал, взорвав старый корабль при помощи мины. При переходе из Гавра в Шербур корабль затонул. Фултон пытался построить новую подводную лодку. Для этой цели он предлагал свой проект англичанам. Но все его попытки оказались тщетными.

В 1834 г. в России была построена подводная лодка по проекту инженера К. А. Шильдера. Она впервые была снабжена перископом и вооружена шестовой миной, зажигательными и фугасными ракетами.

Первое боевое применение подводные лодки получили во время Гражданской войны в США 1861–1865 гг. Тогда по проекту американца – южанина Анулея – были построены несколько лодок «Давид». Длина их составляла 10,6 м, ширина и высота – около 2 м. Экипаж насчитывал 9 человек. Вооружение «Давида» составляла шестовая мина с зарядом пороха в 45 кг.

17 февраля 1864 г. одна из таких лодок потопила корвет северян «Хусатоник», при этом сама погибла.

В 1866 г. в России по проекту инженера И. Ф. Александровского была построена первая в мире подводная лодка с механическим двигателем, работающим на сжатом воздухе.

В 1878 г. русский инженер С. К. Джевецкий создал лодку с педальным приводом. Его вращал экипаж из 4 человек. Кроме гребного винта привод вращал пневматический и водяной насосы. Пневматический насос прогонял воздух через баллон с едким натром, поглощавшим углекислый газ, а водяной откачивал воду из балластных цистерн.

Как и лодка Шильдера, лодка Джевецкого имела перископ. Она была вооружена миной с резиновыми присосками и запалом, приводившимся в действие гальванической батареей. Мина прикреплялась к днищу корабля, после чего лодка начинала отплывать. При этом разматывался провод. В нужное время цепь замыкалась, и происходил взрыв. Подводная лодка Джевецкого была принята на вооружение русского флота.

В 1884 г. Джевецкий снабдил свою лодку электрическим двигателем, приводимым в движение аккумулятором, после чего ее скорость достигла 7 км/ч.

В этом же году швед Норденфельд создал лодку с паровой машиной. Перед погружением она наполнялась паром под высоким давлением. Этот запас позволял лодке плыть со скоростью 7,5 км/ч. На лодке Норденфельда были впервые установлены торпеды, созданные в 1864 г. совместно англичанином Уайтхедом и австрийцем Люппи. На испытаниях торпеда, приводимая в движение пневматическим двигателем со сжатым воздухом, прошла 650 м со скоростью 13 км/ч. Конструкция торпеды сохранилась неизменной до начала XX в. В ее передней части находились детонатор и заряд, а дальше – емкость со сжатым воздухом, регулятор, двигатель и приборы управления.

С появлением торпеды подводные лодки стали представлять реальную угрозу для надводных кораблей. К началу XX в. они появились на вооружении всех основных морских государств.

Быстрое всплытие и погружение лодок осуществлялись при помощи балластных цистерн, которые стали разделяться на два вида: цистерны главного балласта и цистерны вспомогательного балласта.

Цистерны главного балласта позволяют переходить из надводного положения в подводное. Они состояли из носовой, средней и кормовой цистерн. Цистерны вспомогательного балласта делились на носовую и кормовую дифферентные цистерны, уравнительную цистерну и цистерну быстрого погружения.

Дифферентные цистерны позволяли регулировать дифферент – угол наклона продольной оси лодки. Уравнительная цистерна приводила корабль в горизонтальное положение. Цистерна быстрого погружения позволяла лодке быстро уйти под воду.

В 1902 г. в России по проекту инженера И. Г. Бубнова была построена подводная лодка «Дельфин». В надводном положении она приводилась в движение бензиновым двигателем внутреннего сгорания, а в подводном – электродвигателями на аккумуляторах. Надводное водоизмещение лодок этого типа достигало 113 т, подводное – 135,5 т. «Дельфин» мог погружаться на глубину 50 м и проходить в надводном положении 4 500 км, в подводном – 110 км при скорости 6 узлов.

Несколько усовершенствованных лодок такого типа принимали участие в Русско-японской войне 1904–1905 годов.

Применение бензинового двигателя на подводных лодках было крайне опасным: пары бензина могли скапливаться внутри лодки, воспламеняясь от малейшей искры.

Поэтому в 1905 г. Бубнов спроектировал дизельную лодку «Минога». Она была спущена на воду в 1908 г. Ее энергетическая установка включала в себя два дизеля, электродвигатель и аккумуляторную батарею. Дизели и электродвигатель устанавливались в одну линию, работая на один гребной винт. При помощи разобщительных муфт гребной вал мог быть подключен к дизелям или электромотору. Один дизель мог соединяться с электродвигателем, при этом электродвигатель работал в режиме генератора, заряжая аккумуляторы.

«Минога» имела длину 32 м, скорость в надводном положении 20 км/ч, в подводном – 8 км/ч.

Дальнейшим развитием «Миноги» стали подлодки типа «Барс». Они имели надводное водоизмещение 650 т, подводное – 782 т, были вооружены 12 торпедными аппаратами и 2 пушками.

К началу Первой мировой войны подводные лодки могли погружаться на глубину до 50 м, имели дальность плавания до 7200 км, скорость надводного хода до 18 узлов, а подводного – 9–10 узлов. Они предназначались для ведения разведки и обороны своих баз. В русском флоте в 1915 г. на вооружение был принят первый в мире подводный минный заградитель «Краб».

Начало войны показало возросшее значение подводных лодок. Так, 22 сентября 1914 г. немецкая подводная лодка «U-9» под командованием О. Веддигена потопила 3 английских крейсера. А всего в сентябре – октябре 1914 г. немецкие подводные лодки потопили 6 английских крейсеров и 1 подлодку.

В ходе войны подводные лодки воюющих сторон вели борьбу с кораблями противника, транспортными судами, ставили минные заграждения. В 1915 г. Германия объявила неограниченную подводную войну против всех судов, находящихся в водах, омывающих Великобританию. Это привело к гибели пассажирских судов, в частности английского лайнера «Лузитания», на котором погибло около 1200 человек.

Для борьбы с подводными лодками стали организовываться противолодочные конвои, создаваться специальные подводные лодки.

За время войны подводными лодками было потоплено 192 военных корабля и 5755 транспортов.

После войны подводные лодки продолжали оставаться одним из главных родов сил флота. Расширялась дальность их плавания: она достигала 14 500 км, а у отдельных лодок – до 33 000 км. Водоизмещение больших подводных лодок доходило до 2000 тонн, глубина погружения – до 100 м. Увеличился калибр торпедных аппаратов до 533–550 мм. Калибр артиллерийских орудий, установленных на лодках, достигал 100–150 мм.

В Советском Союзе строительство подводных лодок началось в 1927 г. закладкой корабля «Декабрист». Позже были разработаны лодки типа «Л» – «Ленинец», «Щ» – «Щука», «К» – «Крейсерская». В конце 30-х гг. в СССР были построены экспериментальные подводные лодки с единым двигателем для надводного и подводного хода.

На Вашингтонской конференции 1921–1922 г. Великобритания предлагала запретить применение подводных лодок, но это предложение было отвергнуто. В 1936 г. был подписан Лондонский протокол, регламентировавший действия подлодок в военное время по отношению к торговым судам. К нему присоединились все основные военно-морские державы мира.

Согласно этому протоколу, топить торговые суда можно было лишь в случае обнаружения на их борту стратегического сырья или в случае сопротивления досмотру или обыску, предварительно приняв меры к спасению экипажа и пассажиров.

Но начавшаяся вскоре Вторая мировая война опрокинула все ранее принятые конвенции.

3 сентября 1939 г. западнее Ирландии немецкая подводная лодка U-30 потопила английский лайнер «Атения».

17 сентября 1939 г. немецкой подлодкой U-29 был потоплен английский авианосец «Корейджес», а в ночь на 15 октября другая немецкая подводная лодка U-47 проникла на базу английского флота в Скапа-Флоу и потопила линкор «Ройял Оук». Затем началась подводная война на морских коммуникациях.

Сначала немецкие подводные лодки атаковали одиночные транспорты, находясь под водой, так как опасались самолетов противника. Это позволяло английским кораблям обнаруживать их прибором «асдик». Позже немцы отказались от дневных атак и стали атаковать ночью из надводного положения.

Помимо торпедных атак, немецкие подводные лодки ставили минные заграждения у восточного побережья Англии и в устье Темзы. К ноябрю 1939 г. на этих заграждениях англичане потеряли 48 судов и 1 эсминец.

Это побудило Англию и Францию ввести систему конвоев, в которых транспортные суда шли под охраной боевых кораблей. В ответ на это немцы изменили тактику действий подлодок. Если в начале войны отдельные лодки занимали строго ограниченные позиции, то затем им стали выделяться обширные районы, в которых лодки могли вести поиск противника. Теперь при обнаружении конвоя одной подводной лодкой в зону его движения направлялись другие подводные лодки, находящиеся поблизости. Сосредоточившись в группу, которую стали называть «волчьей стаей», лодки атаковали конвой из различных направлений в надводном положении. Это затрудняло действия кораблей охранения и ограничивало маневр всего конвоя.

Суммарные потери судов союзников и нейтральных стран только до июня 1941 г. составили 7,6 млн брутто-тонн, большая часть из которых была потоплена подводными лодками немцев и итальянцев.

На борьбу с подводными лодками были мобилизованы даже торговые суда, на которых устанавливались орудия.

С началом Великой Отечественной войны в бой вступили и советские подводники. Среди их побед можно отметить атаку немецкого линкора «Тирпиц», которую провела 5 июля 1942 г. подводная лодка «К-21» под командованием Н. А. Лунина, потопление в феврале 1945 г. подводной лодкой «С-13» под командованием А. Маринеско немецкого лайнера «Вильгельм Густлофф».

Наиболее важным усовершенствованием в конструкции подводных лодок во время Второй мировой войны стал шнорхель – устройство, позволяющее подзаряжать аккумуляторы подводной лодки без всплытия на поверхность. Впервые оно появилось на немецких подводных лодках.

Всего подводными лодками во Второй мировой войне было потоплено около 5,5 тысяч кораблей общим водоизмещением примерно 23 млн тонн.

Послевоенное развитие подводных лодок шло по пути увеличения глубины погружения, скорости и дальности подводного плавания, снижения шумности, совершенствования оружия и радиоэлектронного оборудования.

Появление в 1950-е гг. атомных энергетических установок сделало дальность плавания подводных лодок практически неограниченной, резко увеличило скорость подводного хода и улучшило условия обитания экипажа.

На вооружении подводных лодок были приняты баллистические и крылатые ракеты с атомными боеголовками, ракеты-торпеды. Глубина погружения подводных лодок достигает 400 м, скорость – 70 км/ч.

Полупроводники

После изобретения в 1904 г. Дж. Флемингом двухэлектродной лампы-диода и Л. Де Форестом в 1906 г. трехэлектродной лампы-триода в радиотехнике произошла революция. Эти изобретения позволили усиливать не только телеграфные сигналы, но и перейти к радиотелефонии – передаче по радио человеческого голоса. Помимо этого, они позволили усиливать высокочастотные колебания.

Началось бурное развитие радиотехники. Но одновременно с ним выявились недостатки применения вакуумных электронных приборов. Электронная лампа имеет небольшой срок службы. Приняв средний срок службы лампы за 500 часов, при количестве ламп в одном устройстве 2000 штук в среднем каждые 15 минут следовало бы ожидать отказа по крайней мере 1 лампы. Для обнаружения неисправности следовало проверить как минимум несколько сотен ламп. Самой уязвимой частью ламп является нить накала. При включении и выключении прибора нить поочередно раскаляется и охлаждается, что повышает вероятность ее перегорания. Для разогрева лампы требуется мощность в сотые доли ватта. Помноженная на количество ламп потребная мощность достигает нескольких сотен, а иногда тысяч ватт.

Недостатки электронных ламп особенно остро выявились в конце 40-х – начале 50-х гг. прошлого века с появлением первых электронно-вычислительных машин. Их надежность и размеры определялись именно размерами, энергетической емкостью и надежностью используемых в них вакуумных ламп.

Выход из кризиса открыли полупроводниковые приборы, которые, несмотря на свои недостатки, имели явные преимущества по сравнению с лампами: небольшие размеры, мгновенная готовность к работе ввиду отсутствия нити накала, отсутствие хрупких стеклянных баллонов. Эти необходимые в то время свойства побудили к поиску способов устранения недостатков полупроводников.

Исследования проводимости различных материалов начались непосредственно в XIX в. сразу после открытия гальванического тока.

Первоначально их делили на две группы: проводники электрического тока и диэлектрики, или изоляторы. К первым относятся металлы, газы и растворы солей. Их способность проводить ток объясняется тем, что их электроны сравнительно легко отрываются от атома. Особый интерес представляли те из них, которые обладали низким электрическим сопротивлением и могли применяться для передачи тока (медь, алюминий, серебро).

К изоляторам относятся такие вещества, как фарфор, керамика, стекло, резина. Их электроны прочно связаны с атомами.

Позже были открыты материалы, чьи свойства не подходили полностью ни под одну из вышеназванных категорий.

Эти вещества получили название полупроводников, хотя они вполне заслуживали и названия «полуизоляторы». Они проводят ток несколько лучше, чем изоляторы, и значительно хуже проводников.

К полупроводникам относится большая группа веществ, среди которых графит, кремний, бор, цезий, рубидий, галлий, кадмий и различные химические соединения – окислы и сульфиды, большинство минералов и некоторые сплавы металлов. Особенно велико значение германия, а также кремния, благодаря которым произошла поистине техническая революция в электротехнике.

Изучение свойств полупроводников начались, когда возникла потребность в новых источниках электричества. Это заставило исследователей обратиться к изучению явлений, связанных с образованием так называемой контактной разности потенциалов. Было замечено, в частности, что многие материалы, не являющиеся проводниками тока, электризуются при соприкосновении между собой. Первые опыты в этом направлении проводились в XIX в. Г. Дэви и А. С. Беккерелем.

Еще одно направление в исследовании полупроводников появилось в процессе изучения проводимости таких веществ, как минералы, соединения металлов с серой и кислородом, кристаллы, различные диэлектрики и т. п. В этих работах исследовалась величина проводимости и влияние на нее температуры. Исследование в середине XIX в. ряда колчеданов и окислов показало, что с увеличением температуры их проводимость быстро возрастает. Многие кристаллы (горный хрусталь, каменная соль, железный блеск) проявляли анизотропию (неодинаковость свойств внутри тела) по отношению к электропроводности. В 1907 г. Пирс открыл униполярную (одностороннюю) проводимость в кристаллах карборунда: их проводимость в одном направлении оказалась примерно в 4000 раз большей, чем в противоположном.

В ходе этих исследований было также установлено, что существенное влияние на проводимость полупроводников оказывают содержащиеся в них примеси. В 1907–1909 гг. Бедекер заметил, что проводимость йодистой меди и йодистого калия существенно возрастает, примерно в 24 раза, при наличии примеси йода, не являющегося проводником.

Во II половине XIX в. были открыты еще 2 явления, связанные с полупроводниками – фотопроводимость и фотоэффект.

Было обнаружено, что световые лучи влияют на проводимость отдельных веществ, среди которых особое место занимал селен. Влияние света на проводимость селена впервые открыл в 1873 г. Мэй, о чем сообщил В. Смиту, которому иногда приписывают честь этого открытия.

Необычные свойства селена использовались в ряде приборов. Так, В. Сименс соорудил физическую модель глаза с подвижными веками и с селеновым приемником на месте сетчатой оболочки. Его веки закрывались, когда к нему подносили свечу. Тот же Сименс, используя свойства селена, построил другой оригинальный физический прибор – фотометр с селеновым приемником. Корн пытался построить телефонограф, служащий для передачи изображений на расстояние.

К другому сходному явлению, связанному с действием света на материалы, можно отнести фотоэффект. Впервые это явление открыл в I половине XIX в. А. С. Беккерель. Сущность его наблюдений сводилась к тому, что два одинаковых электрода, помещенные в одном электролите при одинаковых условиях, обнаруживали разность потенциалов, когда на один из них направляли поток света.

В 1887 г. Герц заметил подобное же явление в газовой среде. Он установил, что ультрафиолетовый свет, испускаемый одной искрой, облегчает прохождение разряда в соседнем искровом промежутке, если при этом освещается отрицательный электрод. Наблюдение Герца, изученное затем А. Г. Столетовым, привело к открытию фотоэлектрического эффекта, заключающегося в испускании телами отрицательного электричества под влиянием света.

В радиотехнике вначале нашли применение некоторые окислы, в частности кристаллы цинкита и халькопирита. Было обнаружено, что они обладают свойством выпрямлять электрический ток. Это позволило применять их для детектирования радиосигналов – отделения тока звуковой частоты от несущих сигналов. В первых любительских радиоприемниках начала XX в. для детектирования использовались настоящие полупроводники. Но обращение с ними требовало больших усилий. Для приема сигналов требовалось попасть тонкой иглой в определенную точку на кристалле. Это было целое искусство и те, кто им владел, ценились на вес золота. Замена кристаллов лампами значительно упростила работу радистов.

Низкая надежность работы радиоустройств с большим количеством вакуумных электронных ламп в начале 20-х годов XX в. заставила вспомнить, что кристаллический детектор, подобный углесталистому детектору А. С. Попова, обладает не менее широкими возможностями, чем электронная лампа. В 1922 г. сотрудник Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосев обнаружил возможность получения незатухающих колебаний с помощью полупроводникового кристаллического диода. Свой прибор Лосев назвал кристодином. На его основе ученый создал различные полупроводниковые усилители для радиоприемников.

Многие предрекали, что кристаллы со временем займут место вакуумных ламп. Но в 1920–1930-е гг. этого не произошло. Лампы удовлетворяли тогдашние запросы, постепенно раскрывались их новые достоинства и возможности.

А полупроводниковые кристаллы в то время лишь начали изучать, технологи не имели возможности производить чистые, лишенные примесей кристаллы. Многие годы физики исследовали процессы, протекающие в полупроводниках на уровне микроструктуры, и на основе этих исследований пытались объяснять их свойства. Оказалось, что так же, как и в изоляторах, в полупроводниках все электроны прочно связаны с атомами. Но эта связь непрочна, и при нагреве или под действием света некоторым электронам удается вырваться из притяжения атомов. С появлением свободных электронов электрическая проводимость полупроводников резко возрастает.

В отличие от проводников, носителями тока в полупроводниках могут быть не только электроны, но и «дырки» – места на орбите положительно заряженных частиц – ионов, образовавшихся после потери электрона. Положительный заряд этих частиц стремится захватить недостающий электрон у одного из соседних атомов. Таким образом, «дырка» путешествует по полупроводнику, переходя от атома к атому. Вместе с ней путешествует и положительный заряд, равный по значению отрицательному заряду электрона.

Один и тот же полупроводник может обладать либо электронной, либо дырочной проводимостью. Все зависит от химического состава введенных в него примесей. Так, небольшая добавка в германий примесей, богатых электронами, например мышьяка или сурьмы, позволяет получить полупроводник с электронной проводимостью, так называемый полупроводник n-типа (от лат. negativus – отрицательный). Добавка же алюминия, галлия или индия приводит к избытку «дырок» и образованию дырочной проводимости. Такие проводники называются проводниками р-типа (от лат. positivus – положительный).

Развитие полупроводников в 20–30-е гг. прошлого века позволило создать полупроводниковые приборы, термоэлектрогенераторы, сегнетоэлектрические и фотоэлектрические приборы.

В 1929 г. советский ученый А. Ф. Иоффе высказал мысль о возможности получения с помощью термоэлектрического генератора из полупроводников электроэнергии с КПД в 2,5–4 %. Уже в 1940–1941 гг. в Советском Союзе были получены полупроводниковые термоэлементы с КПД в 3 %.

Во второй половине 20-х гг. XX в. были созданы твердые выпрямители переменного тока, представлявшие собой окисленную медную пластинку. Позже их стали делать из селена. Серьезным недостатком первых твердых выпрямителей были большие тепловые потери. Использование новых веществ, в частности германия, позволило резко их снизить. Были созданы опытные образцы выпрямителей переменного тока из германия и аналогичных полупроводниковых материалов с КПД до 98–99 %. Полупроводниковые выпрямители удобны в эксплуатации, поскольку они миниатюрны и прочны, не требуют тока накала, потребляют немного энергии и долговечны.

Изучение свойств кристаллов показало, что выпрямление и детектирование тока происходит не на границе кристалла и металла, а вследствие образования на поверхности кристалла оксидной пленки. Для выпрямления было необходимо, чтобы пленка также обладала полупроводниковыми свойствами. Причем ее проводимость должна была отличаться от проводимости самого кристалла: если кристалл обладал n-проводимостью, то пленка должна иметь р-проводимость – и наоборот. В этом случае кристалл и пленка образуют полупроводниковый вентиль, пропускающий ток только в одну сторону.

Постепенно ученые научились получать чистые кристаллы кремния и германия, добавляя затем в них нужные примеси, создающие необходимый тип проводимости.

В начале Второй мировой войны для обеспечения приема и выпрямления сантиметровых волн в США для радиолокации стали примяться германиевые и кремниевые детекторы, обладавшие большой устойчивостью. Вскоре после войны были разработаны полупроводниковые усилители и генераторы.

1 июля 1948 г. в газете «Нью-Йорк тайме» появилась заметка о демонстрации фирмой «Белл телефон лабораториз» прибора под названием «транзистор». Он представлял собой полупроводниковый триод, несколько напоминавший по конструкции кристаллические детекторы 20-х годов. Транзистор создали физики Дж. Бардин и У. Браттейн. Его устройство было простым: на поверхности пластинки из германия, с одним общим электродом-основанием, были помещены два близко расположенных металлических стержня, один из которых был включен в пропускном, а другой – в запорном направлении. При этом пластинка обладала р-проводимостью, а стержни – n-проводимостью. Концентрация случайных примесей в пластинке германия не превышала 10_6 %.

В 1951 г. У. Шокли создал первый плоскостной триод, в котором контакт между зонами с п– и р-проводимостью осуществлялся по всей торцовой поверхности кристаллов. У него, как и у точечного транзистора, был предшественник. В свое время радиолюбители, чтобы избавиться от необходимости искать необходимую точку на кристаллическом детекторе, решили перейти к плоскостным контактам, создав плоскостной диод. В нем использовались кристаллы цинкита и халькопирита. Но он обладал малой надежностью, поскольку из-за плохой поверхности окислов выпрямление осуществлялось лишь в отдельных точках.

В 1956 г. Бардин, Браттейн и Шокли были удостоены Нобелевской премии по физике за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта.

Надежно работающие плоскостные полупроводниковые диоды и триоды были созданы только после изучения свойств полупроводниковых кристаллов и овладения технологией изготовления сверхчистых материалов.

Преимуществом плоскостных контактов по сравнению с точечными является их способность пропускать более сильный ток. Но при этом они имеют значительно большую паразитную емкость, вред которой возрастает с повышением частоты сигналов.

Поэтому плоскостные диоды и триоды применяются для обработки и усиления низкочастотных сигналов, а точечные, называемые также кристаллическими детекторами, для детектирования слабых сигналов высоких и сверхвысоких частот.

Область применения полупроводников не ограничивалась радиотехникой. Еще в 1932 г. А. Ф. Иоффе создал из закиси меди, а затем из селена фотоэлементы, вырабатывавшие при их освещении электрический ток без помощи внешних источников энергии. Однако их КПД при использовании солнечной энергии не превышал 0,05–0,1 %. Но уже перед Великой Отечественной войной в СССР были созданы фотоэлементы из сернистого таллия и сернистого серебра с КПД до 1 %.

В 1954 г. был создан кремниевый фотоэлемент. В этом же году впервые была построена солнечная батарея, состоявшая из большого числа кремниевых фотоэлементов. В начале 1955 г. были созданы фотоэлементы с КПД до 6 %. Современные фотоэлементы имеют КПД до 20 % и выше.

Располагая полупроводниковый диод рядом с радиоактивным материалом, получают атомную батарею, которая может вырабатывать электрическую энергию на протяжении многих лет.

На основе полупроводников были созданы фотодиоды. В сочетании с электрическими счетчиками они ведут учет движущихся объектов – от производимых деталей до пассажиров в метро. Приборы, созданные с применением фотодиодов, могут определять бракованные изделия на конвейере и выключать оборудование, если в его опасную зону попадают руки рабочих.

Создание приборов на основе полупроводников произвело в середине XX в. техническую революцию. Дальнейшее их развитие привело к созданию интегральных микросхем, появлению новых поколений электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров. Сейчас ни одна область науки и техники не обходится без их применения.