POCZĄTEK - TRANZYSTOR OSTRZOWY

Wszystko zaczęło się w Zakładzie Elektroniki Polskiej Akademii Nauk. Pod koniec 1953 roku zespół pod kierunkiem prof. Witolda Rosińskiego (wtedy w stopniu magistra inżyniera) zbudował pierwszy polski tranzystor ostrzowy. Był zabudowany w rurkę mosiężną o średnicy 12mm i długości 40mm.
Z jednej strony znajdowała się tulejka z mosiądzu, podstawa, do której przylutowano kryształ germanu. Z drugiej strony były precyzyjnie dosunięte dwa ostrza z fosforobrązu, przylutowane
do wyprowadzeń miedzianych, osadzonych w turbaksie. Do dosuwania ostrzy służyła specjalna śruba o średnicy ok. 5mm i długości ok. 40mm.

Z użyciem tych tranzystorów powstał pierwszy polski eksperymentalny odbiornik tranzystorowy
na fale długie. Zapytany o szczegóły prof. Jerzy Pułtorak, członek zespołu, współtwórca pierwszych tranzystorów, tak wspomina: " [Odbiornik ten] zbudowany został przez prof. Witolda Rosińskiego
[] na czterech tranzystorach ostrzowych [] i umieszczony w drewnianym pudełku po cygarach.
Po raz pierwszy został zaprezentowany publicznie na Sesji Elektroniki Ciała Stałego w auli Instytutu Fizyki PAN przy ul. Hożej w dniu 14 czerwca 1954 [roku]. W trakcie otwierania obrad Sesji
o godz.11:00 Program Pierwszy Polskiego Radia nadał komunikat o tym wydarzeniu i przywitał uczestników Sesji, życząc im owocnych obrad. Zaskoczenie zebranych było ogromne, bo po raz pierwszy słuchali radia, które nie było podłączone do zewnętrznego źródła energii elektrycznej." Ponieważ tranzystory te były bardzo wrażliwe na wstrząsy, radio transportowane było na miękkim podłożu. Krótko potem, w grudniu 1953 roku powstał tranzystor ostrzowy TP1, zamknięty
w obudowę szklaną o średnicy 7mm i długości 23,5mm. Wykonano najpierw serię doświadczalną
w ilości 250 sztuk a następnie dwie kolejne w łącznej ilości 500 sztuk.

Niestety, tranzystor ten okazał się nietrwały. Cytuję za prof. Rosińskim: "Trwałość tranzystorów
TP1 była bardzo mała. Ok. 30% wykazywało w ciągu pierwszych dwóch tygodni duże obniżenie współczynnika α, a ok. 25% przerwę w styku kolektora lub emitera. Następne 15% zakończyło swój żywot po ok. dwóch miesiącach, a 10% przetrwało okres sześciu miesięcy. Los pozostałych 20%, przekazanych w maju 1954 roku różnym instytucjom, jest nieznany." Te statystyki znacznie się poprawiły, gdy dopracowano metodę elektrycznego formowania styków ostrzowych fosforobrąz –
- german.
Rok 1954 to kolejny krok; skonstruowano serię tranzystorów TP2…3 Poszczególne odmiany różniły się od siebie jedynie sposobem zamykania struktur tranzystorowych w oprawce. I tak: struktura tranzystora TP2 była wsuwana do kołpaka oprawki i zalewana żywicą, zaś struktura tranzystora
TP3 była wkręcana do kołpaka i uszczelniania odpowiednim klejem. Dzięki opatentowanemu przez
prof. Janusza Groszkowskiego sposobowi przygotowania elektrod emitera i kolektora, tranzystory
te charakteryzowały się małym rozrzutem parametrów , zaś dzięki procesowi formowania elektrycznego styków ostrzy elektrod i zabezpieczeniu ich przed szkodliwym wpływem otaczającej atmosfery za pomocą odpowiedniej masy zalewowej, tranzystory te uzyskały dużą trwałość. Z pięciu takich tranzystorów, które przetrwały w zbiorach ITE, aż cztery zachowały do dziś swoje pierwotne właściwości.
Wykonawcą charakterystycznych obudów z czarnego bakelitu był Witalis Rynkiewicz, kierownik Wytwórni Wyrobów Plastycznych PLAST. Wkrótce zasilił na stałe szeregi Zakładu Elektroniki
i przez wiele lat zajmował się cięciem monokryształów germanu i krzemu. W tym celu opracował
i skonstruował oryginalne urządzenie, które zostało opatentowane.

Na tranzystorach TP3 powstały dwa kolejne modele radioodbiorników wykonane przez
doc. Stanisława Siekierskiego. Pierwszy był prostym odbiornikiem o bezpośrednim wzmocnieniu, drugi, bardziej rozbudowany, był superheterodyną. Tak wspomina to prof. Jerzy Pułtorak: " Drugi radioodbiornik tranzystorowy [superheterodynowy – dopisek własny] został skonstruowany nieco później przez doc. Stanisława Siekierskiego (wówczas mgr inż.), przy zastosowaniu znacznie trwalszych tranzystorów ostrzowych typu TP-3. Był to radioodbiornik o wysokich parametrach technicznych i dodatkowo odznaczający się wysokimi walorami akustycznymi, dzięki wyposażeniu
w oryginalny głośnik dynamiczny opracowany [] przez doc. Siekierskiego." Odbiornik ten został zademonstrowany Ministrowi Łączności i wywołał wielkie zainteresowanie. Minister zlecił wprowadzenie go do produkcji. Jednak decyzja ta nie została wdrożona.

Innym modelowym urządzeniem, wykonanym w Zakładzie przez mgr inż. Jerzego Szerszenia, był generator częstotliwości pośredniej, zbudowany na jednym tranzystorze TP-3.

Mgr inż. Jerzy Szerszeń, podobnie jak doc. Stanisław Siekierski, zbudował wiele ciekawych układów na pierwszych tranzystorach. Jednym z nich był układ generatora na tranzystorze ostrzowym, który generował jednocześnie dwie częstotliwości, wysoką i niską. Kluczem była właściwość tranzystora ostrzowego polegająca na tym, że posiadał współczynnik wzmocnienia prądowego α większy od jedności skutkujący, w pewnych warunkach, ujemną opornością kolektor-emiter. Szczegóły tej ciekawej konstrukcji mgr inż. Jerzy Szerszeń zawarł w swojej książce "Generatory tranzystorowe". W Zakładzie powstał też wzmacniacz małej częstotliwości, który zademonstrowano w Instytucie Fizyki PAN na spotkaniu z prof. Leonardem Sosnowskim

TRANZYSTOR Z PRZEŁOMU DWÓCH EPOK

W 1955 roku prof. Jerzy Pułtorak wraz z prof. Witoldem Rosińskim zbudowali tranzystor ostrzowo –
- warstwowy o podwyższonej wartości wzmocnienia. Choć tranzystor nie doczekał się wdrożenia, był ciekawą pracą koncepcyjną. Pierwsze egzemplarze były zamykane w obudowie szklanej, następne
w bakelitową jak TP2… 4. Zachowany "szklany" egzemplarz do dziś wykazuje znakomite parametry.

NOWE OTWARCIE - TRANZYSTOR STOPOWY

Rok 1955 był końcem ery tranzystora ostrzowego. Dzięi sukcesowi zespołu prof. Bohdana Mroziewicza, nadszedł czas tranzystora stopowego. Zamykano je początkowo w płaskiej obudowie metalowej, później w okrągłej. Niewielką ilość umieszczono w obudowie bakelitowej.


Poproszony o kilka słów na ten temat Profesor wspomina: "[jestem] rzeczywiście autorem pierwszego w Polsce udanego stopowego tranzystora germanowego. Miało to miejsce w roku 1955 w Zakładzie [Elektroniki – dopisek własny] IPPT PAN. [] Prace te prowadzone były w laboratorium mieszczącym się przy Placu Powstańców w gmachu Telewizji Polskiej a później w Pałacu Staszica." Współtwórcą sukcesu jest doc. Tadeusz Janicki, konstruktor aparatury do wytwarzania złącz. Wykonania serii doświadczalnej tego tranzystora podjął się Instytut Łączności. W literaturze można spotkać go
pod symbolem TW1. Powstało kilka udanych modeli tranzystorów stopowych wykonanych
w krótkich seriach przez Zakład Elektroniki a następnie przez Zakład Konstrukcji Prototypów IPPT PAN. Opanowanie technologii stopowo-dyfuzyjnej zaowocowało kilkoma modelami tranzystorów wielkiej częstotliwości. Przykładem tej technologii jest doświadczalny tranzystor w. cz. TD-20, tzw. dryftowy.
Konstrukcja złącza pozwoliła uzyskać częstotliwość graniczną sięgającą 100MHz. Jest to pierwszy polski tranzystor w. cz. z prawdziwego zdarzenia.

AKAT, PIERWSZA NA ŚWIECIE ...

Pojawienie się tranzystorów stopowych, pozwoliło zbudować w Zakładzie Analogii IPPT PAN tranzystorową maszynę analogową.

Była to pierwsza na świecie, całkowicie tranzystorowa maszyna do graficznego rozwiązywania równań różniczkowych i analizy procesów dynamicznych. Zbudował ją legendarny konstruktor
dr inż. Jacek Karpiński wraz z zespołem współpracowników, inżynierami Januszem Tomaszewskim, Januszem Dernałowiczem i Waldemarem Jarosińskim. Do budowy użyto ok. 600 tranzystorów i 70 diod. Prace nad nią ukończono w 1959 roku.

NADCHODZI MOC

Technologia stopowa otworzyła drogę tranzystorom mocy. Pionierem w tej dziedzinie jest
doc. Tadeusz Janicki.
W roku 1956 powstał pierwszy tranzystor germanowy mocy TM-2 o mocy 2W.

Chłodzenie złącza odbywało się przez bazę a nie przez kolektor. Ciekawostką jest fakt, że pierwsze tranzystory mocy miały zastosowanie w wojsku, w generatorach elektronicznego zapłonu silników samochodowych.
W latach 1961…65 Zakład Konstrukcji Prototypów IPPT PAN wykonał kilka modeli germanowych tranzystorów mocy: TM-1, TM-10, TM-25. Szczegółowe parametry zawiera tabela.

PORA NA KRZEM

Początek lat sześćdziesiątych to otworzenie nowego rozdziału w pracach Zakładu Elektroniki. Prace badawcze nad dyfuzją domieszek w krzemie oraz opanowanie technologii masek i kontaktów doprowadziły do powstania w 1962 roku pierwszych tranzystorów krzemowych.

Rok później, dzięki zwiększeniu wydajności prądowej emiterów wykonano pierwsze tranzystory krzemowe mocy. Zakład Konstrukcji Prototypów opracował tranzystory TKM-8 o mocy 8W i prądzie kolektora 1,5A oraz TKM-25 o mocy 25W i prądzie 6A. Powstał też model TKM-35 będący wersją TKM-25 w innej obudowie.

Jak wspomina doc. Tadeusz Janicki, prace nad technologią krzemowych tranzystorów dyfuzyjnych nie były wolne od utrudnień. Embargo na materiały do fotolitografii oraz na urządzenia do montażu wyprowadzeń, zmusiło Zakład Elektroniki do opracowania własnych rozwiązań.
Dalsze prace nad tranzystorem krzemowym podjęło Biuro Naukowo- Badawcze TEWY. Najpierw próbowano, bez powodzenia, wykonać tranzystor stopowy. Później wykonano model w technologii MESA (początkowo miał się nazywać TK1). Wykorzystano tu doświadczenia, głównie z zakresu dyfuzji, Zakładu Elektroniki PAN. Ponieważ był bardzo wrażliwy na wpływy zewnętrzne przerobiono go, po opanowaniu metody, na tranzystor planarny. Trafił on do technologów TEWY, którzy go jeszcze kilkakrotnie modyfikowali. Seria próbna ujrzała światło dzienne pod koniec 1965 roku (TK10/BF504) a produkcja seryjna ruszyła dopiero w 1967 roku.


OSTATNIE KRÓTKIE SERIE

Nie mam przeglądu całościowego odnośnie tego okresu (śmiem twierdzić, że nikt go nie ma) i bardzo liczę tu na pomoc osób, które mogą wzbogacić naszą wiedzę o tym okresie. Nadzieję niesie misja prof. Jarosława Świderskiego inicjująca projekt, który ma na celu ratowanie pamięci o osiągnięciach polskiej elektroniki. Ma on zaowocować dużą monografią na ten temat. W książce E. Kowalczyka
i S. Sońty "Odbiorniki tranzystorowe" znalazłem ciekawe zdjęcie polskich tranzystorów. Rozpoznaję na nim jedynie tranzystory TP2 i TM2. To uzmysławia mi ile jeszcze poszukiwań przede mną…

Zachowane karty i noty katalogowe opisują różne serie np. TZ5… 11 i TZG1… 6 opracowane
w Przemysłowym Instytucie Elektroniki, ale nie dotarłem na razie do jakichkolwiek śladów materialnych po ich produkcji. Przykładem serii próbnej, którą potwierdzają zachowane egzemplarze była seria T-…. Trudno mi dociec kto ją opracował. Skrót ZPP (Zakład Produkcji Prototypów?)
nie jest jednoznaczny.

Innym przykładem jest seria TG-1…4 . Jest bardzo prawdopodobne, że została opracowana przez Instytut Łączności a wprowadzona do produkcji już pod szyldem TEWY. Tranzystory z serii T-…
i TG-… trafiły w niewielkiej ilości do urządzeń fabrycznych, np. tranzystor T-16 widziano w liczniku Geigera-Müllera polskiej produkcji.


U PROGU PRODUKCJI MASOWEJ - TRANZYSTORY TC11...15

Pierwszymi tranzystorami, których produkcja przekroczyła ramy serii doświadczalnej, były tranzystory z serii TC11… 15. Były produkowane w Ośrodku Doświadczalnym Półprzewodników Instytutu Łączności w 1957 roku. Ocalałe egzemplarze mogłyby sugerować, że produkowane były jedynie TC11, 13 i 15 ale zapytany o to dr Henryk Przewłocki, który w Instytucie Łączności był odpowiedzialny za ich produkcję, sprostował moje przypuszczenia: „Produkowane były wszystkie [TC] od 11 do 15. [] Z jednej partii produkcyjnej wychodziło kilka [odmian] i pamiętam, że zawsze staraliśmy się żeby było jak najwięcej TC15, które miały największe wzmocnienie. Ale do tego musiał być [dobrej jakości] german, dokładnie dobrane kulki indowe i właściwie dobrana temperatura wtapiania. Nad zastosowaniami tych tranzystorów pracowali inż. Janusz Justat i dr inż. Stanisław Sońta”. Tranzystory te powstały w oparciu o model tranzystora stopowego TW1 opracowanego
w Zakładzie Elektroniki PAN.

Niestety, ze względu na nienajlepsze parametry, tranzystory te nie doczekały się zastosowań na skalę przemysłową. Próby tej podjęła się Eltra przy produkcji pierwszego polskiego radia tranzystorowego ale ostatecznie zastosowała tranzystory Philipsa. Wyprodukowano ich ok. 10 tysięcy sztuk
a doświadczenie zdobyte przy ich produkcji stało się bazą dla masowej produkcji tranzystorów TG. Ośrodek Doświadczalny Półprzewodników Instytutu Łączności w 1958 roku przekształcił się
w Fabrykę Tranzystorów TEWA

TRANZYSTORY MOCY FIRMY CHEMITER

Dr Henryk Przewłocki, przechodzi z Instytutu Łączności do TEWY. Jego koledzy chemicy, którzy tego nie zrobili zakładają Spółdzielnię CHEMITER z Siedzibą w Pałacu Kultury. Po krótkim czasie, zmuszony do opuszczenia TEWY, dr Przewłocki dołącza do kolegów w CHEMITERZE. Otrzymuje propozycję... uruchomienia produkcji tranzystorów. W 1960 roku rusza produkcja tranzystorów mocy. Były to tranzystory stopowe TC30 o mocy 5W, stosowane głównie w przetwornicach napięcia. Ich charakterystyczną cechą był nowatorski sposób hermetyzacji. Polegał na wprasowywaniu aluminiowego kołpaka obudowy w miedzianą podstawę. Obudowa posiadała nagwintowany trzpień ułatwiający przykręcanie tranzystora do radiatora. Powołanie w tym samym roku pełnomocnika rządu do spraw półprzewodników, skutkuje powstaniem przy TEWIE Biura Naukowo–Badawczego. Dr Przewłocki i jego koledzy wracają do TEWY... ale to już inna historia.

UKŁADY SCALONE PROFESORA AMBROZIAKA

To niezwykła historia. W 1961 roku prof. Cezary A. Ambroziak opublikował w artykule dla Biuletynu PAN z 1961 roku wyniki prac nad licznikami impulsów w postaci zintegrowanych struktur półprzewodnikowych. Były to podwaliny pod nową epokę w elektronice - epokę układów scalonych. Ostatnio, w kilku słowach, tak opowiedział mi o tym prof. Jarosław Świderski:
„Multiwibrator i licznik, pierwsze układy scalone opatentowane przez prof. Ambroziaka,
są "pradziadkami" układów produkowanych obecnie na całym świecie. To pierwsze mikroukłady europejskie i drugie na świecie, po amerykańskich, stanowiące proste zestawienie kilku tranzystorów na jednej płytce półprzewodnikowej. Amerykanie w swojej literaturze nazywają działania
prof. Ambroziaka "drugim krokiem" mikroelektroniki i podkreślają, że był on jedynym "nieamerykaninem", współtwórcą tej dziedziny techniki.
Oczywiście o żadnej seryjnej produkcji nie było jeszcze wtedy mowy, choć rok później w USA już tak...”.

Zapraszam do obejrzenia GALERII typów i odmian tranzystorów wyprodukowanych przez TEWĘ. W kwietniu 1970 roku Zakład został włączony do CEMI
(Naukowo-Produkcyjnego Centrum Półprzewodników).


Dużą pomocą ułatwiającą datowanie poszczególnych egzemplarzy tranzystorów jest tabela odtworzona przez Piotra Ochwała, ilustrująca kodowanie daty produkcji przez TEWĘ. Zainteresowanym parametrami wczesnych typów polecam katalogi. Zachęcam też do przeczytania niezwykle interesujących wspomnień pionierów polskiej techniki półprzewodnikowej. Wszystkie opracowania znajdują się w dziale BIBLIOTEKA