والتر براتين

ولد براتين في أموي في الصين في 10 من فبراير عام 1902 لأبيه روس ر.براتين وامه اوتيلي وقضى بداية حياته في سبرينجفيلد وتوناسكت في واشنطن. تربى في توناسكت في واشنطن في مزرعة الماشية التي يملكها والداه، وحصل على درجة البكالوريوس في الفيزياء والرياضيات في كلية ويتمان في والا والا، واشنطن عام 1924. ثم حصل علي درجة الماجستير من جامعة اوريجون عام 1926. ثم انتقل شرقا ليحصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء في جامعة مينيسوتا عام 1929. وكانت أطروحته في الدكتوراه عن أثر الإلكترون في بخار الزئبق. في عامي 1928 و1929 اشتغل براتين في المكتب الوطني للمعايير في واشنطن العاصمة. ثم عين في مختبرات بل في عام 1929.

كانت اهتمامات براتين في السنوات ما قبل الحرب العالمية الثانية تتمحور اولا حول الفيزياء السطحية للتنجستين، ثم اهتم بدراسة اسطح اكسيد النحاس والسيلكون (وهما من اشباه الموصلات).أثناء الحرب العالمية الثانية خصص براتين وقته لتطوير طرق الكشف عن الغواصات بموجب عقد مع المجلس الوطني للبحوث والدفاع في جامعة كولومبيا.

بعد الحرب العالمية الثانية، عاد براتين إلى مختبرات بل وسرعان ما التحق بشعبة اشباه الموصلات في قسم الحالة الصلبة الملحق حديثا بالمختبرات. ويليام شوكلي كان مديرا للشعبة آنذاك، وكان قد بدأ بحثا عاما يستهدف إنتاج مكبرا عمليا للصوت في الحالة الصلبة.

بلورات أشباه الموصلات النقية (مثل الجرمانيوم أو السيليكون) موصلات سيئة جدا في درجات الحرارة المحيطة، لأن الطاقة التي يجب أن يحصل عليها الإلكترون من أجل احتلال مستوى طاقة التوصيل أكبر بكثير من الطاقة الحرارية المتاحة للإلكترون في البلورات من هذا القبيل. تسخين شبه الموصل بإمكانه إثارة الإلكترونات لإيصالها إلى مستوى طاقة التوصيل، لكن إضافة شوائب إلى البلورة أكثر فعالية لزيادة التوصيل.

البلورة يمكن أن تُطَعم بكمية صغيرة من عنصر لديه الكترونات أكثر من شبه الموصل، وهذه الالكترونات الزائدة تكون حرة الحركة خلال البلورة وفي هذه الحالة تصبح البلورة من النوع السالب.

من الممكن أيضا تطعيم البلورة بعنصر لديه الكترونات اقل من شبه الموصل، هذا الاجراء سوف ينتج عنه فراغات للالكترونات داخل البلورة أو ما يسمي بالفجوات، وهذه الفجوات تكون حرة الحركة كأنها الكترونات موجبة الشحنة، وفي هذه الحالة تصبح البلورة من النوع الموجب. من الملاحظ ان سرعة انتقال الالكترونات أكبر من سرعة انتقال الفجوات داخل البلورة.

من الممكن تغيير مستوى نطاق التوصيل عند سطح شبه الموصل، والذي سوف يؤثر بالزيادة أو النقصان على توصيلية البلورة. هذه الخواص الفيزيائية الفريدة التي تتميز بها أشباه الموصلات أدت إلى اختراع ما يسمى بمصحح التيار الكهربائي عن طريق استخدام وصلات مكونة من بلورة من أحد نوعي أشباه الموصلات- موجب أو سالب- مع معدن، أو موكنة من النوعين الموجب والسالب (فكرة عمل الدايود). مصحح التيار الكهربائي يسمح بمرور التيار في أحد الاتجاهات حيث يتصرف كمقاومة صغيرة بينما يمنع مرور التيار في الاتجاه المعاكس حيث يتصرف كمقاومة كبيرة للغاية.

كانت الوصلة الثنائية (الدايود) معروفة في العالم بعد نهاية الحرب العالمية الثانية، بينما أراد شوكلي أن ينتج جهازا جديدا يتمتع بخاصية المقاومة المتغيرة -ليس كالوصلة الثنائية إما صغيرة المقاومة أو عالية المقاومة حسب اتجاه مرور التيار- ومن ثم يمكن استخدامه كمكبر (فكرة عمل الترانزستور). اقترح شوكلي تصميما يتم فيه تطبيق مجال كهربائي عبر شريحة رقيقة من أحد أشباه الوصلات. ولكن التوصيلية تغيرت بجزء ضئيل مما كان متوقعا عند تطبيق المجال الكهربائي، وقد فسر جون باردين (عضو اخر في شعبة شوكلي) ذلك بأنه كان نتيجة وجود مستويات للطاقة للالكترونات عند سطح شبه الموصل.

كان براتين مقيما في نيو جيرسي، ثم انتقل الي سياتل في واشنطن عام 1970 حيث عاش هناك حتى وفاته في 13 أكتوبر عام 1987.

• والتر براتين على موقع Encyclopædia Britannica Online (الإنجليزية)
• والتر براتين على موقع Munzinger IBA (الألمانية)
• والتر براتين على موقع NNDB people (الإنجليزية)

في كومنز صور وملفات عن: والتر براتين

• بوابة كهرباء
• بوابة أعلام
• بوابة إلكترونيات
• بوابة الفيزياء
• بوابة الولايات المتحدة
• بوابة جوائز نوبل
• بوابة ميكانيكا الكم