تاريخ الهندسة الكهربائية

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 19 صور
الموسوعة الحرة

تتناول هذه المقالة بالتفصيل تاريخ الهندسة الكهربائية .

التطورات القديمة

قبل وقت طويل من وجود أي معرفة بالكهرباء، كان الناس على دراية بالصدمات الكهربائية التي تسببها الأسماك الكهربائية . أشارت النصوص المصرية القديمة التي يعود تاريخها إلى 2750 قبل الميلاد إلى هذه الأسماك باسم "رعد النيل "، ووصفتها بأنها "حامية" جميع الأسماك الأخرى. تم الإبلاغ عن الأسماك الكهربائية مرة أخرى بعد آلاف السنين من قبل علماء الطبيعة والأطباء اليونانيين والرومان والعرب القدماء . [ 1 ] شهد العديد من الكتاب القدماء، مثل بليني الأكبر وسكريبونيوس لارجوس ، على التأثير المخدر للصدمات الكهربائية التي تسببها أسماك السلور الكهربائية وأسماك الراي الكهربائية ، وكانوا يعلمون أن هذه الصدمات يمكن أن تنتقل عبر الأجسام الموصلة. [ 2 ] تم توجيه المرضى الذين يعانون من أمراض مثل النقرس أو الصداع إلى لمس الأسماك الكهربائية على أمل أن الصدمة القوية قد تشفيهم. [ 3 ] ربما يُنسب أقدم وأقرب اقتراب لاكتشاف هوية البرق ، والكهرباء من أي مصدر آخر، إلى العرب ، الذين كان لديهم قبل القرن الخامس عشر الكلمة العربية للبرق "رعد " (رغل) مطبقة على الشعاع الكهربائي . [ 4 ]

عرفت الحضارات القديمة حول حوض البحر الأبيض المتوسط ​​أن بعض الأشياء، مثل قضبان الكهرمان ، يمكن فركها بفراء القطط لجذب أجسام خفيفة كالريش. وصف طاليس الملطي ، الفيلسوف اليوناني القديم، الذي كتب حوالي عام 600 قبل الميلاد، شكلاً من أشكال الكهرباء الساكنة ، مشيرًا إلى أن فرك الفراء على مواد مختلفة، كالكهرمان ، يُحدث تجاذبًا خاصًا بينهما. ولاحظ أن أزرار الكهرمان تجذب أجسامًا خفيفة كالشعر، وأنه إذا تم فرك الكهرمان لفترة كافية، فقد تتطاير شرارة .

إن قطعة أثرية تم العثور عليها في العراق عام 1938، ويعود تاريخها إلى حوالي 250 قبل الميلاد وتسمى بطارية بغداد ، تشبه الخلية الجلفانية ويزعم البعض أنها استخدمت في الطلاء الكهربائي في بلاد ما بين النهرين ، على الرغم من عدم وجود دليل على ذلك.

تطورات القرن السابع عشر

ظلت الكهرباء لآلاف السنين مجرد فضول فكري. في عام 1600، وسّع العالم الإنجليزي ويليام جيلبرت دراسة كاردانو حول الكهرباء والمغناطيسية، فميّز بين تأثير المغناطيس الكهربائي والكهرباء الساكنة الناتجة عن فرك الكهرمان. [ 5 ] وقد صاغ جيلبرت الكلمة اللاتينية الحديثة electricus (من الكهرمان أو شبيه بالكهرمان)، من الكلمة اليونانية ήλεκτρον [ إلكترون ] التي تعني "الكهرمان"، للإشارة إلى خاصية جذب الأجسام الصغيرة بعد فركها. [ 6 ] وقد أدى هذا الربط إلى ظهور الكلمتين الإنجليزيتين "electric" و"electricity"، اللتين ظهرتا لأول مرة في كتاب توماس براون " Pseudodoxia Epidemica" عام 1646. [ 7 ]

أجرى أوتو فون غيريكه المزيد من الأبحاث التي أظهرت التنافر الكهروستاتيكي. كما نشر روبرت بويل أعمالاً في هذا المجال. [ 8 ]

تطورات القرن الثامن عشر

على الرغم من أن الظواهر الكهربائية كانت معروفة منذ قرون، إلا أنه في القرن الثامن عشر، أصبحت الدراسة المنهجية للكهرباء تُعرف باسم "أحدث العلوم"، وقد أثارت الاكتشافات الجديدة في هذا المجال حماس الجمهور. [ 9 ]

بحلول عام ١٧٠٥، اكتشف فرانسيس هوكسبي أنه إذا وضع كمية صغيرة من الزئبق في زجاج نسخته المعدلة من مولد أوتو فون جيريك ، وأفرغ الهواء منه لخلق فراغ طفيف، ثم فرك الكرة لتكوين شحنة كهربائية، فإنه يرى توهجًا عند وضع يده على سطح الكرة. كان هذا التوهج ساطعًا بما يكفي للقراءة، وبدا مشابهًا لظاهرة سانت إلمو . أصبح هذا التأثير فيما بعد أساس مصباح التفريغ الغازي ، الذي أدى بدوره إلى ظهور إضاءة النيون ومصابيح بخار الزئبق . في عام ١٧٠٦، أنتج هوكسبي "آلة التأثير" لتوليد هذا التأثير. [ ١٠ ] وفي العام نفسه ، انتُخب زميلًا في الجمعية الملكية . [ ١١ ]

بنجامين فرانكلين

واصل هوكسبي تجاربه في مجال الكهرباء، مسجلاً العديد من الملاحظات ومطوراً آلات لتوليد وعرض مختلف الظواهر الكهربائية. وفي عام 1709، نشر كتاب " التجارب الفيزيائية الميكانيكية على مواضيع متنوعة" الذي لخص فيه جزءاً كبيراً من أعماله العلمية.

اكتشف ستيفن غراي أهمية العوازل والموصلات. وعندما رأى سي إف دو فاي عمله، طور نظرية "السائلين" للكهرباء. [ 8 ]

في القرن الثامن عشر، أجرى بنجامين فرانكلين أبحاثًا مستفيضة في مجال الكهرباء، وباع ممتلكاته لتمويلها. يُروى أنه في يونيو 1752، قام بتثبيت مفتاح معدني في أسفل خيط طائرة ورقية مُبلل، وأطلقها في سماء مُلبدة بالغيوم. [ 12 ] أظهرت سلسلة من الشرر المتطاير من المفتاح إلى ظهر يده أن البرق كان بالفعل ظاهرة كهربائية. [ 13 ] كما فسّر السلوك الذي يبدو متناقضًا لجرة ليدن، باعتبارها جهازًا لتخزين كميات كبيرة من الشحنة الكهربائية، وذلك من خلال وضع نظرية المائع الواحد والحالتين للكهرباء.

في عام 1791، نشر الإيطالي لويجي غالفاني اكتشافه للكهرباء الحيوية ، مُثبتًا أن الكهرباء هي الوسيلة التي تنقل بها الخلايا العصبية الإشارات إلى العضلات. [ 8 ] [ 14 ] [ 15 ] وفي عام 1800، وفّرت بطارية أليساندرو فولتا ، أو ما يُعرف بالعمود الفولتائي ، والمصنوعة من طبقات متناوبة من الزنك والنحاس، للعلماء مصدرًا أكثر موثوقية للطاقة الكهربائية من الآلات الكهروستاتيكية المستخدمة سابقًا. [ 14 ] [ 15 ]

عمود فولطائي ، أول بطارية
أليساندرو فولتا يعرض أقدم مبنى للإمبراطور نابليون بونابرت

تطورات القرن التاسع عشر

مغناطيس كهربائي بسيط، يتكون من سلك معزول ملفوف حول قلب حديدي. يمر تيار كهربائي عبر السلك، مما يُنشئ مجالًا مغناطيسيًا ، بقطب شمالي عند أحد طرفيه وقطب جنوبي عند الطرف الآخر.

كان أول تطبيق عملي للكهرباء هو الكهرومغناطيسية . [ 16 ] اخترع ويليام ستورجون المغناطيس الكهربائي عام 1825. [ 17 ] ثم استُخدمت المغناطيسات الكهربائية في أول تطبيق هندسي عملي للكهرباء على يد ويليام فوثرجيل كوك وتشارلز ويتستون، اللذين طورا معًا نظام تلغراف يستخدم عددًا من الإبر على لوحة تُحرك لتشير إلى حروف الأبجدية. استُخدم نظام بخمس إبر في البداية، ولكن تم التخلي عنه لارتفاع تكلفته. في عام 1838، أدى تحسين النظام إلى تقليل عدد الإبر إلى اثنتين، وحصل كوك وويتستون على براءة اختراع لهذا الإصدار. [ 18 ] اختبر كوك اختراعه، حيث سمحت له شركات سكك حديد لندن وبلاك وول ، وسكك حديد لندن وبرمنغهام ، وسكك حديد غريت ويسترن ، تباعًا، باستخدام خطوطها للتجربة. لاحقًا، طورت السكك الحديدية أنظمةً تتضمن غرف إشارات على طول الخط تتصل بغرف الإشارات المجاورة لها عبر رنين أجراس أحادية الضربة وأجهزة تلغراف بإبرة ثلاثية الأوضاع . وظلت هذه الأنظمة، التي تُطبّق أنظمة إشارات الكتل، مستخدمةً على الخطوط الريفية حتى القرن الحادي والعشرين. [ 19 ]

السير فرانسيس رونالدز

أصبحت الهندسة الكهربائية مهنةً قائمةً في أواخر القرن التاسع عشر. فقد أنشأ الممارسون شبكة تلغراف كهربائية عالمية ، وتأسست أولى مؤسسات الهندسة الكهربائية لدعم هذا التخصص الجديد في المملكة المتحدة والولايات المتحدة. ورغم استحالة تحديد أول مهندس كهربائي بدقة، إلا أن فرانسيس رونالدز يُعدّ رائدًا في هذا المجال، إذ ابتكر نظام تلغراف كهربائيًا عمليًا عام ١٨١٦، ووثّق رؤيته لكيفية إحداث الكهرباء تحولًا جذريًا في العالم. [ ٢٠ ] [ ٢١ ] وبعد أكثر من خمسين عامًا، انضم إلى جمعية مهندسي التلغراف الجديدة (التي سُميت لاحقًا بمعهد المهندسين الكهربائيين )، حيث اعتبره الأعضاء الآخرون أول من انضم إلى جيلهم. [ ٢٢ ] وكان تبرعه بمكتبته الكهربائية الواسعة بمثابة دعم كبير للجمعية الناشئة.

مايكل فاراداي الذي جسده توماس فيليبس حوالي عام 1841-1842 [ 23 ]

شهد القرن التاسع عشر تطورًا ملحوظًا في الأسس العلمية للهندسة الكهربائية، مستخدمًا تقنيات البحث العلمي. ومن أبرز التطورات في مطلع هذا القرن أعمال جورج أوم ، الذي حدد عام 1827 العلاقة بين التيار الكهربائي وفرق الجهد في موصل، ومايكل فاراداي ، مكتشف الحث الكهرومغناطيسي عام 1831. [ 24 ] وفي ثلاثينيات القرن التاسع عشر، صنع جورج أوم أيضًا آلة كهروستاتيكية بدائية. وقد طوّر مايكل فاراداي المولد أحادي القطب لأول مرة خلال تجاربه الرائدة عام 1831، وكان ذلك بداية الدينامو الحديث، أي المولدات الكهربائية التي تعمل باستخدام مجال مغناطيسي. كما أتاح اختراع المولد الصناعي عام 1866 على يد فيرنر فون سيمنز ، الذي لم يكن بحاجة إلى طاقة مغناطيسية خارجية، سلسلة واسعة من الاختراعات الأخرى.

في عام 1873، نشر جيمس كلارك ماكسويل دراسةً شاملةً للكهرباء والمغناطيسية في كتابه "رسالة في الكهرباء والمغناطيسية" ، مما حفّز العديد من المنظرين على التفكير من منظور الحقول الموصوفة بمعادلات ماكسويل . وفي عام 1878، طوّر المخترع البريطاني جيمس ويمشورست جهازًا يتألف من قرصين زجاجيين مثبتين على عمودين. ولم يُقدّم تقريرٌ وافٍ عن جهاز ويمشورست للمجتمع العلمي إلا في عام 1883.

قام توماس إديسون ببناء أول شبكة إمداد كهربائي واسعة النطاق في العالم.

خلال النصف الثاني من القرن التاسع عشر، كان يُنظر إلى دراسة الكهرباء على نطاق واسع كفرع من فروع الفيزياء . ولم تبدأ الجامعات بمنح شهادات في الهندسة الكهربائية إلا في أواخر القرن التاسع عشر. في عام ١٨٨٢، أسست جامعة دارمشتات للتكنولوجيا أول كرسي وأول كلية للهندسة الكهربائية على مستوى العالم. وفي العام نفسه، بدأ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تحت إشراف البروفيسور تشارلز كروس، بتقديم أول خيار لدراسة الهندسة الكهربائية ضمن قسم الفيزياء. [ ٢٥ ] وفي عام ١٨٨٣، قدمت جامعة دارمشتات للتكنولوجيا وجامعة كورنيل أولى برامج دراسة الهندسة الكهربائية في العالم، وفي عام ١٨٨٥ أسست جامعة لندن أول كرسي للهندسة الكهربائية في المملكة المتحدة. وفي عام ١٨٨٦، أنشأت جامعة ميسوري أول قسم للهندسة الكهربائية في الولايات المتحدة. [ ٢٦ ]

خلال هذه الفترة، ازداد استخدام الكهرباء تجاريًا بشكل كبير. ففي أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر، بدأت المدن بتركيب أنظمة إنارة شوارع كهربائية واسعة النطاق تعتمد على مصابيح القوس الكهربائي . [ 27 ] بعد تطوير مصباح متوهج عملي للإضاءة الداخلية، قام توماس إديسون بتشغيل أول شبكة كهرباء عامة في العالم عام 1882، مستخدمًا ما كان يُعتبر نظام تيار مستمر آمنًا نسبيًا بجهد 110 فولت لتزويد المستهلكين. أدت التطورات الهندسية في ثمانينيات القرن التاسع عشر، بما في ذلك اختراع المحول الكهربائي ، إلى بدء شركات الكهرباء في اعتماد التيار المتردد ، الذي كان يُستخدم حتى ذلك الحين بشكل أساسي في أنظمة إضاءة القوس الكهربائي، كمعيار لتوزيع الإضاءة الخارجية والداخلية (ليحل في النهاية محل التيار المستمر لهذه الأغراض). في الولايات المتحدة، كان هناك تنافس، بشكل أساسي بين نظام ويستنجهاوس للتيار المتردد ونظام إديسون للتيار المستمر، عُرف باسم " حرب التيارات ". [ 28 ]

قام جورج وستنجهاوس ، رجل الأعمال والمهندس الأمريكي، بدعم تطوير شبكة طاقة تيار متردد عملية من الناحية المالية.

بحلول منتصف تسعينيات القرن التاسع عشر، اعتُرف بمعادلات ماكسويل الأربع كأساس لإحدى أقوى وأنجح النظريات في الفيزياء؛ إذ احتلت مكانتها كقوانين مكملة، بل ومنافسة، لقوانين نيوتن في الميكانيكا. وبحلول ذلك الوقت، كانت هذه المعادلات تُستخدم عمليًا، لا سيما في تقنية الاتصالات اللاسلكية الناشئة، وكذلك في صناعات التلغراف والهاتف والطاقة الكهربائية. [ 29 ] وبحلول نهاية القرن التاسع عشر، بدأت تظهر شخصيات بارزة في مجال الهندسة الكهربائية. [ 30 ]

ساهم تشارلز بروتيوس شتاينميتز في تعزيز تطوير التيار المتردد الذي جعل من الممكن توسيع صناعة الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة، حيث قام بصياغة نظريات رياضية للمهندسين.

ظهور الراديو والإلكترونيات

جاغاديش تشاندرا بوس في عام 1894
تشارلز بروتيوس شتاينميتز حوالي عام 1915

خلال تطور الراديو ، ساهم العديد من العلماء والمخترعين في تكنولوجيا الراديو والإلكترونيات. في تجاربه الكلاسيكية على نطاق الترددات العالية جدًا (UHF) عام 1888، أثبت هاينريش هيرتز وجود الموجات الكهرومغناطيسية ( موجات الراديو )، مما دفع العديد من المخترعين والعلماء إلى محاولة تكييفها مع التطبيقات التجارية، مثل غولييلمو ماركوني (1895) وألكسندر بوبوف (1896).

بدأ جاغاديش تشاندرا بوس بدراسة الاتصالات بالموجات المليمترية لأول مرة خلال الفترة 1894-1896 ، حيث وصل في تجاربه إلى تردد عالٍ للغاية بلغ 60 جيجاهرتز . [ 31 ] كما أدخل استخدام وصلات أشباه الموصلات للكشف عن الموجات الراديوية، [ 32 ] عندما حصل على براءة اختراع كاشف البلورات الراديوية عام 1901. [ 33 ] [ 34 ] 

تطورات القرن العشرين

اخترع جون فليمنج أول أنبوب راديو، وهو الصمام الثنائي ، في عام 1904.

أدرك ريجينالد فيسيندين ضرورة توليد موجة مستمرة لتمكين نقل الكلام، وبحلول نهاية عام 1906، أرسل أول بث إذاعي صوتي. وفي العام نفسه، طوّر روبرت فون ليبن ولي دي فورست بشكل مستقل أنبوب التضخيم، المعروف باسم الصمام الثلاثي . [ 35 ] وفي عام 1931، مكّن إدوين هوارد أرمسترونغ تقنية التلفزيون الإلكتروني . [ 36 ]

في أوائل عشرينيات القرن العشرين، ازداد الاهتمام بتطوير التطبيقات المنزلية للكهرباء. [ 37 ] وقد أدى هذا الاهتمام العام إلى إقامة معارض عرضت "منازل المستقبل"، وفي المملكة المتحدة، تأسست جمعية الكهرباء النسائية عام 1924 برئاسة كارولين هاسليت لتشجيع النساء على الانخراط في الهندسة الكهربائية. [ 38 ]

سنوات الحرب العالمية الثانية

شهدت الحرب العالمية الثانية تقدماً هائلاً في مجال الإلكترونيات، لا سيما في مجال الرادار ، ومع اختراع المغنطرون على يد راندال وبوت في جامعة برمنغهام عام 1940. وتم تطوير تحديد المواقع اللاسلكية والاتصالات اللاسلكية وتوجيه الطائرات لاسلكياً خلال هذه الفترة. كما قام تومي فلاورز من مكتب البريد العام ببناء جهاز كولوسوس ، وهو جهاز حاسوب إلكتروني مبكر، لفك تشفير الرسائل المشفرة لآلة لورنز الألمانية. وفي الوقت نفسه ، تم تطوير أجهزة إرسال واستقبال لاسلكية سرية متطورة لاستخدامها من قبل العملاء السريين.

كان من بين الاختراعات الأمريكية في ذلك الوقت جهاز لتشويش المكالمات الهاتفية بين ونستون تشرشل وفرانكلين روزفلت . عُرف هذا الجهاز بنظام "الدبور الأخضر" ، وكان يعمل عن طريق إدخال ضوضاء في الإشارة، ثم استخراج هذه الضوضاء عند الطرف المُستقبِل. لم يتمكن الألمان من اختراق هذا النظام قط.

أُنجز قدر كبير من العمل في الولايات المتحدة كجزء من برنامج التدريب الحربي في مجالات تحديد اتجاه الإشارات اللاسلكية، والشبكات الخطية النبضية، وتعديل التردد ، ودوائر الصمامات المفرغة ، ونظرية خطوط النقل ، وأساسيات الهندسة الكهرومغناطيسية . نُشرت هذه الدراسات بعد الحرب بفترة وجيزة فيما عُرف بـ"سلسلة الاتصالات اللاسلكية" التي نشرتها دار ماكجرو هيل عام 1946.

في عام 1941، قدم كونراد تسوزه جهاز Z3 ، وهو أول جهاز كمبيوتر في العالم يعمل بكامل طاقته وقابل للبرمجة. [ 39 ]

سنوات ما بعد الحرب

قبل الحرب العالمية الثانية ، كان هذا التخصص يُعرف باسم " هندسة الراديو "، وكان يقتصر في المقام الأول على جوانب الاتصالات والرادار، والإذاعة التجارية، والتلفزيون في بداياته. في ذلك الوقت، لم يكن بالإمكان دراسة هندسة الراديو في الجامعات إلا كجزء من شهادة في الفيزياء.

لاحقًا، في سنوات ما بعد الحرب، ومع بدء تطوير الأجهزة الاستهلاكية، اتسع نطاق المجال ليشمل أجهزة التلفزيون الحديثة، وأنظمة الصوت، وأنظمة الصوت عالية الدقة، وفي وقت لاحق أجهزة الكمبيوتر والمعالجات الدقيقة. وفي عام 1946، ظهر جهاز إينياك (الحاسوب الرقمي المتكامل الإلكتروني) الذي ابتكره جون بريسبر إيكرت وجون موشلي ، مُدشنًا بذلك عصر الحوسبة. وقد مكّن الأداء الحسابي لهذه الأجهزة المهندسين من تطوير تقنيات جديدة كليًا وتحقيق أهداف جديدة، بما في ذلك مهمات أبولو وهبوط ناسا على سطح القمر . [ 40 ]

في منتصف إلى أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، حل مصطلح هندسة الإلكترونيات تدريجياً محل مصطلح هندسة الراديو ، والذي أصبح بعد ذلك موضوعًا جامعيًا قائمًا بذاته، وعادة ما يتم تدريسه جنبًا إلى جنب مع الهندسة الكهربائية التي ارتبط بها بسبب بعض أوجه التشابه.

الإلكترونيات ذات الحالة الصلبة

نسخة طبق الأصل من أول ترانزستور عامل ، وهو ترانزستور ذو نقطة اتصال.
ترانزستور تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOSFET)، وهو البناء الأساسي للإلكترونيات الحديثة

كان أول ترانزستور عامل هو ترانزستور ذو نقطة تلامس، اخترعه جون باردين ووالتر هاوزر براتين أثناء عملهما تحت إشراف ويليام شوكلي في مختبرات بيل للهواتف (BTL) عام 1947. [ 41 ] ثم اخترعا ترانزستور الوصلة ثنائية القطب عام 1948. [ 42 ] ورغم أن ترانزستورات الوصلة المبكرة كانت أجهزة ضخمة نسبياً ويصعب تصنيعها بكميات كبيرة ، [ 43 ] إلا أنها مهدت الطريق لأجهزة أكثر إحكاماً. [ 44 ]

كانت الدوائر المتكاملة الأولى هي الدائرة المتكاملة الهجينة التي اخترعها جاك كيلبي في شركة تكساس إنسترومنتس عام 1958 وشريحة الدائرة المتكاملة المتجانسة التي اخترعها روبرت نويس في شركة فيرتشايلد سيميكوندكتور عام 1959. [ 45 ]

في عام 1955، قام كارل فروتش ولينكولن ديريك، عن طريق الخطأ، بتنمية طبقة من ثاني أكسيد السيليكون فوق رقاقة السيليكون، ولاحظا تأثيرات التخميل السطحي. [ 46 ] وبحلول عام 1957، نشر فروتش وديريك، باستخدام تقنيتي التغطية والترسيب المسبق، ترانزستورات مستوية من ثاني أكسيد السيليكون من إنتاجهما، وهي أول ترانزستورات تأثير المجال التي يكون فيها المصرف والمصدر متجاورين على نفس السطح. [ 47 ] وقد أظهرا أن ثاني أكسيد السيليكون يعزل رقائق السيليكون ويحميها ويمنع الشوائب من الانتشار داخل الرقاقة. [ 46 ] [ 48 ]

في أعقاب هذا البحث، اقترح محمد عطا الله وداوون كانغ ترانزستور MOS سيليكوني عام 1959 [ 49 ] ، ونجحا في عرض جهاز MOS عامل مع فريق مختبرات بيل عام 1960. [ 50 ] [ 51 ] ضمّ فريقهم إي إي لابيت وإي آي بوفيلونيس اللذين قاما بتصنيع الجهاز؛ وإم أو ثورستون، وإل إيه داسارو، وجيه آر ليجينزا الذين طوروا عمليات الانتشار؛ وإتش كيه جوميل وآر ليندنر اللذين قاما بتوصيف الجهاز. [ 52 ] [ 53 ] كان هذا تتويجًا لعقود من أبحاث تأثير المجال التي بدأها ليليينفيلد.

كان ترانزستور MOSFET أول ترانزستور صغير الحجم حقًا، يمكن تصغيره وإنتاجه بكميات كبيرة لاستخدامات متنوعة. [ 43 ] وقد أحدث ثورة في صناعة الإلكترونيات ، [ 54 ] [ 55 ] ليصبح الجهاز الإلكتروني الأكثر استخدامًا في العالم. [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]

أتاح ترانزستور MOSFET إمكانية تصنيع رقائق الدوائر المتكاملة عالية الكثافة . [ 56 ] وقد صُنعت أول رقاقة تجريبية من نوع MOS IC على يد فريد هايمان وستيفن هوفستين في مختبرات RCA عام 1962. [ 59 ] وقد مكّنت تقنية MOS من تطبيق قانون مور ، الذي ينص على مضاعفة عدد الترانزستورات على رقاقة الدائرة المتكاملة كل عامين، وهو ما تنبأ به جوردون مور عام 1965. [ 60 ] وطوّر فيديريكو فاجين تقنية MOS ذات البوابة السيليكونية في شركة فيرتشايلد عام 1968. [ 61 ] ومنذ ذلك الحين، أصبح ترانزستور MOSFET اللبنة الأساسية للإلكترونيات الحديثة. [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] وقد أدى الإنتاج الضخم لترانزستورات MOSFET المصنوعة من السيليكون ورقائق الدوائر المتكاملة MOS، إلى جانب التصغير المستمر لترانزستورات MOSFET بوتيرة متسارعة (كما تنبأ به قانون مور )، إلى تغييرات جذرية في التكنولوجيا والاقتصاد والثقافة والفكر. [ 65 ]

لقد أُتيح برنامج أبولو، الذي تُوِّج بهبوط رواد فضاء على سطح القمر مع مهمة أبولو 11 عام 1969، بفضل تبني وكالة ناسا للتطورات في تكنولوجيا أشباه الموصلات الإلكترونية ، بما في ذلك ترانزستورات MOSFET في منصة الرصد بين الكواكب (IMP) [ 66 ] [ 67 ] ورقائق الدوائر المتكاملة المصنوعة من السيليكون في حاسوب توجيه أبولو (AGC). [ 68 ]

أدى تطوير تقنية الدوائر المتكاملة MOS في ستينيات القرن العشرين إلى اختراع المعالج الدقيق في أوائل سبعينيات القرن نفسه. [ 69 ] [ 70 ] وكان أول معالج دقيق أحادي الشريحة هو Intel 4004 ، الذي طُرح في عام 1971. [ 69 ] [ 71 ] وقد صممه ونفذه فيديريكو فاجين في شركة إنتل باستخدام تقنية MOS ذات البوابة السيليكونية، [ 69 ] بالتعاون مع مارسيان هوف وستانلي مازور من إنتل، وماساتوشي شيما من شركة بوسيكوم. [ 72 ] وقد أشعل هذا شرارة تطوير الحاسوب الشخصي. تبع المعالج 4004، وهو معالج رباعي البتات ، في عام 1973 معالج Intel 8080 ، وهو معالج ثماني البتات ، والذي مكّن من بناء أول حاسوب شخصي، وهو Altair 8800. [ 73 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مولر، بيتر؛ كرامر، بيرند (ديسمبر 1991)، "مراجعة: الأسماك الكهربائية"، بيوساينس ، 41 (11)، المعهد الأمريكي للعلوم البيولوجية: 794-96 [794]، doi : 10.2307/1311732 ، JSTOR 1311732 
  2. ↑ بولوك، ثيودور هـ. (2005)، الاستقبال الكهربائي ، سبرينغر، ص 5-7 ، ISBN  0-387-23192-7
  3. ↑ موريس، سيمون سي. (2003)، حل الحياة: البشر الحتميون في كونٍ وحيد ، مطبعة جامعة كامبريدج، ص 182-185 ، رقم ISBN  0-521-82704-3
  4. ↑ موسوعة أمريكانا ؛ مكتبة للمعرفة الشاملة (1918)، مدينة نيويورك: مؤسسة موسوعة أمريكانا
  5. ↑ ستيوارت، جوزيف (2001)، نظرية الكهرومغناطيسية المتوسطة ، وورلد ساينتيفيك، ص 50، ISBN  981-02-4471-1
  6. ↑ بايغري، برايان (2007)، الكهرباء والمغناطيسية: منظور تاريخي ، دار غرينوود للنشر، الصفحات 7-8 ، رقم ISBN  978-0-313-33358-3
  7. ↑ تشالمرز، جوردون (1937)، "حجر المغناطيس وفهم المادة في إنجلترا في القرن السابع عشر"، فلسفة العلوم ، 4 (1): 75-95 ، doi : 10.1086/286445 ، S2CID 121067746 
  8. 1 2 3 غوارنييري، م. (2014). "الكهرباء في عصر التنوير". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 8 (3): 60-63 . doi : 10.1109/MIE.2014.2335431 . S2CID 34246664 . 
  9. ↑ بيرتوتشي، باولا (سبتمبر 2007). "شرارات في الظلام: جاذبية الكهرباء في القرن الثامن عشر" . إنديفور . 31 (3). إلسيفير: 88-93 . doi : 10.1016/j.endeavour.2007.06.002 . PMID 17681376 . 
  10. ↑ بيرك، جيمس ( 1978). الروابط . لندن: ماكميلان. ص 75. ISBN  0-333-24827-9.
  11. ↑ "سجل الجمعية الملكية" . مؤرشف من الأصل في 24 فبراير 2022. تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2021 .
  12. ↑ سرودز، جيمس (2002)، فرانكلين: الأب المؤسس الأساسي ، دار نشر ريجنري، الصفحات 92-94 ، رقم ISBN  0-89526-163-4من غير المؤكد ما إذا كان فرانكلين قد أجرى هذه التجربة بنفسه، ولكن يُنسب إليه ذلك بشكل شائع.
  13. ↑ أومان، مارتن (1987)، كل شيء عن البرق (ملف PDF) ، منشورات دوفر، رقم ISBN 0-486-25237-X
  14. 1 2 غوارنييري، م. (2014). "القفزة الكبيرة من أرجل الضفدع". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 8 (4): 59-61+69. doi : 10.1109/MIE.2014.2361237 . S2CID 39105914 . 
  15. 1 2 كيربي، ريتشارد شيلتون؛ ويذينغتون، سيدني؛ دارلينغ، آرثر بور؛ كيلغور، فريدريك غريدلي (1990) [1956]، الهندسة في التاريخ ، نيويورك: منشورات دوفر، ص 331-333 ، ISBN  0-486-26412-2، OCLC 561620 
  16. ↑ "التطبيقات المبكرة للكهرباء" . 14 سبتمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 23 أغسطس 2023 .
  17. ↑ آر في جي مينون (2011). التكنولوجيا والمجتمع . الهند: دورلينج كيندرسلي.
  18. ↑ بيرنلي 1887 ، ص 102-103.
  19. ↑ "تحويل السكك الحديدية إلى نظام رقمي - قصة إشارة" . شبكة السكك الحديدية. 10 أكتوبر 2023. تم الاطلاع عليه في 19 مارس 2024 .
  20. ↑ رونالدز، ب. ف. (2016). السير فرانسيس رونالدز: أبو التلغراف الكهربائي . لندن: مطبعة إمبريال كوليدج. ISBN 978-1-78326-917-4.
  21. ↑ رونالدز، ب. ف. (فبراير 2016). "الذكرى المئوية الثانية للتلغراف الكهربائي لفرانسيس رونالدز" . مجلة الفيزياء اليوم . 69 (2): 26-31 . رمز Bibcode : 2016PhT....69b..26R . doi : 10.1063/PT.3.3079 .
  22. ↑ رونالدز، ب. ف. (يوليو 2016). "فرانسيس رونالدز (1788-1873): أول مهندس كهربائي؟". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . doi : 10.1109/JPROC.2016.2571358 . S2CID 20662894 . 
  23. ↑المعرض الوطني للصور الشخصية NPG 269
  24. ↑ ماكسويل، جيمس كليرك (1911). "فاراداي، مايكل" . في تشيشولم، هيو (محرر). الموسوعة البريطانية . المجلد 10 ( الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج. الصفحات 173-175 ، انظر الصفحة 173، الفقرة الأخيرة، السطرين الثالث والرابع. ...وفي 29 أغسطس 1831، حصل على أول دليل على أن التيار الكهربائي يمكن أن يحث تيارًا آخر في دائرة مختلفة.    
  25. ↑ ويبر، إرنست ؛ فريدريك نيبكر (1994). تطور الهندسة الكهربائية: منظور شخصي . مطبعة IEEE. ISBN 0-7803-1066-7.
  26. ↑ رايدر، جون؛ دونالد فينك (1984). المهندسون والإلكترونيات . مطبعة IEEE. ISBN 0-87942-172-X.
  27. ↑ كوينتين ر. سكرابيك، أهم 100 حدث في عالم الأعمال الأمريكي: موسوعة، ABC-CLIO – 2012، صفحة 86
  28. ↑ كوينتين ر. سكرابيك الابن، أهم 100 حدث في عالم الأعمال الأمريكي - 2012، الصفحة 85
  29. ↑ بروس ج. هانت (1991) الماكسويليون ، الصفحة الأولى
  30. ↑ "التاريخ" . الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق . مؤرشف من الأصل في 28 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 19 يناير 2006 .(نُشر عام 1996 في مجلة NFPA)
  31. ↑ "معالم بارزة: أولى تجارب الاتصالات بالموجات المليمترية التي أجراها جيه سي بوس، 1894-1896" . قائمة معالم معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاطلاع عليها في 1 أكتوبر 2019 .
  32. ↑ إيمرسون، د. ت. (1997). "أعمال جاغاديس تشاندرا بوس: 100 عام من أبحاث الموجات المليمترية". ملخص ندوة IEEE MTT-S الدولية للميكروويف لعام 1997. المجلد 2. الصفحات 553-556 . Bibcode : 1997imsd.conf..553E . CiteSeerX 10.1.1.39.8748 . doi : 10.1109/MWSYM.1997.602853 . ISBN    0-7803-3814-6. S2CID 9039614 . أعيد طبعه في إيجور غريغوروف، إد.، أنتينتوب ، المجلد. 2، رقم 3، ص 87-96.
  33. ↑ "الجدول الزمني" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2019 .
  34. ↑ "1901: تسجيل براءة اختراع لمقومات أشباه الموصلات تحت اسم كاشفات "شوارب القطة" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أغسطس 2019 .
  35. ↑ "تاريخ هواة اللاسلكي" . ما هو هواة اللاسلكي؟ تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2006 .
  36. ↑ "تاريخ التلفزيون" . مؤرشف من الأصل في 12 فبراير 2006. تم الاطلاع عليه في 18 يناير 2006 .
  37. ↑ بيوشامب، كي جي؛ بيوشامب، كينيث جورج (1997). عرض الكهرباء . معهد الهندسة والتكنولوجيا. رقم ISBN 9780852968956.
  38. ↑ "السيدة كارولين هاسليت" . معهد الهندسة والتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه في 3 نوفمبر 2018 .
  39. ↑ "السيارة Z3" . مؤرشفة من الأصل في 11 فبراير 2006. تم الاطلاع عليها في 18 يناير 2006 .
  40. ↑ "متحف إينياك على الإنترنت" . تم الاطلاع عليه في 18 يناير 2006 .
  41. ↑ "1947: اختراع ترانزستور التلامس النقطي" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2019 .
  42. ↑ "1948: ابتكار ترانزستور الوصلة" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أكتوبر 2019 .
  43. 1 2 موسكوفيتز، سانفورد ل. (2016). ابتكار المواد المتقدمة: إدارة التكنولوجيا العالمية في القرن الحادي والعشرين . جون وايلي وأولاده . ص 168. ISBN  9780470508923.
  44. ↑ "الجدول الزمني للإلكترونيات" . أعظم الإنجازات الهندسية في القرن العشرين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2006 .
  45. ↑ ساكسينا، أرجون ن. (2009). اختراع الدوائر المتكاملة: حقائق مهمة لم تُروَ . وورلد ساينتيفيك . ص 140. ISBN  9789812814456.
  46. 1 2 هاف، هوارد؛ ريوردان، مايكل (1 سبتمبر 2007). "فروش وديريك: بعد خمسين عامًا (مقدمة)" . واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 16 (3): 29. doi : 10.1149/2.F02073IF . ISSN 1064-8208 . 
  47. ↑ فروتش، سي جيه؛ ديريك، إل (1957). "حماية السطح والتغطية الانتقائية أثناء الانتشار في السيليكون" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi : 10.1149/1.2428650 .
  48. ↑ فروتش، سي جيه؛ ديريك، إل (1957). "حماية السطح والتغطية الانتقائية أثناء الانتشار في السيليكون" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi : 10.1149/1.2428650 .
  49. ↑ باسيت، روس نوكس (2007). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث، والشركات الناشئة، وصعود تقنية MOS . مطبعة جامعة جونز هوبكنز . الصفحات 22-23 . ISBN  978-0-8018-8639-3.
  50. ↑ أتالا، م .؛ كانغ، د. (1960). "أجهزة سطحية مستحثة بالمجال من السيليكون وثاني أكسيد السيليكون". مؤتمر أبحاث أجهزة الحالة الصلبة IRE-AIEE .
  51. ↑ "1960 - عرض ترانزستور أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه في 16 يناير 2023 .
  52. ↑ كانغ، د. (1961). "جهاز سطحي من السيليكون وثاني أكسيد السيليكون" . مذكرة فنية لمختبرات بيل : 583-596 . doi : 10.1142/9789814503464_0076 . ISBN 978-981-02-0209-5.{{cite journal}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  53. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر-فيرلاغ برلين هايدلبرغ. ص 321. ISBN  978-3-540-34258-8.
  54. ↑ تشان، يي-جين (1992). دراسات حول ترانزستورات تأثير المجال ذات البنية غير المتجانسة InAIAs/InGaAs و GaInP/GaAs لتطبيقات السرعة العالية . جامعة ميشيغان . ص 1. لقد أحدث ترانزستور تأثير المجال ذو البنية السيليكونية (Si MOSFET) ثورة في صناعة الإلكترونيات، ونتيجة لذلك، يؤثر على حياتنا اليومية في كل جانب تقريبًا. 
  55. ↑ جرانت، دنكان أندرو؛ جوار، جون (1989). ترانزستورات MOSFET للطاقة: النظرية والتطبيقات . وايلي . ص 1. ISBN  9780471828679يُعد ترانزستور تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOSFET) أكثر الأجهزة النشطة استخدامًا في التكامل واسع النطاق جدًا للدوائر الرقمية المتكاملة (VLSI). خلال سبعينيات القرن الماضي، أحدثت هذه المكونات ثورة في معالجة الإشارات الإلكترونية وأنظمة التحكم والحواسيب.
  56. 1 2 "من اخترع الترانزستور؟" . متحف تاريخ الحاسوب . 4 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 20 يوليو 2019 .
  57. ↑ غوليو، مايك؛ غوليو، جانيت (2018). تقنيات الترددات الراديوية والميكروويف السلبية والفعالة . مطبعة سي آر سي . ص 18-12 . ISBN  9781420006728.
  58. ↑ "13 سيكستليون وما زال العد مستمراً: الطريق الطويل والمتعرج إلى أكثر القطع الأثرية البشرية تصنيعاً في التاريخ" . متحف تاريخ الحاسوب . 2 أبريل 2018. تم الاطلاع عليه في 28 يوليو 2019 .
  59. ↑ "السلحفاة من الترانزستورات تفوز بالسباق - ثورة متحف تاريخ الحاسوب" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  60. ↑ فرانكو، جاكوبو؛ كاتسر، بن؛ غروسينيكن، غيدو (2013). موثوقية ترانزستورات MOSFET ذات قناة SiGe عالية الحركة لتطبيقات CMOS المستقبلية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 1-2 . ISBN  9789400776630.
  61. ↑ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  62. ↑ "انتصار ترانزستور MOS" . يوتيوب . متحف تاريخ الحاسوب . 6 أغسطس 2010. مؤرشف من الأصل في 19 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 21 يوليو 2019 .
  63. ↑ ماكلوسكي، ماثيو د.؛ هالر، يوجين إي. (2012). الشوائب والعيوب في أشباه الموصلات . مطبعة سي آر سي . ص 3. ISBN  9781439831533.
  64. ↑ دانيلز، لي أ. (28 مايو 1992). "الدكتور داوون كانغ، 61 عامًا، مخترع في مجال الإلكترونيات الصلبة" . صحيفة نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه في 1 أبريل 2017 .
  65. ↑ فيلدمان، ليونارد سي. (2001). "مقدمة" . الجوانب الأساسية لأكسدة السيليكون . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 1-11 . ISBN  9783540416821.
  66. ↑ بتلر، بي إم (29 أغسطس 1989). منصة الرصد بين الكواكب (ملف PDF) . ناسا . الصفحات 1، 11، 134. تم الاطلاع عليه في 12 أغسطس 2019 . 
  67. ↑ وايت، إتش دي؛ لوكرسون، دي سي (1971). "تطور أنظمة بيانات MOSFET للمركبات الفضائية IMP". معاملات IEEE في العلوم النووية . 18 (1): 233-236 . Bibcode : 1971ITNS...18..233W . doi : 10.1109/TNS.1971.4325871 . ISSN 0018-9499 . 
  68. ↑ "حاسوب توجيه أبولو وأولى رقائق السيليكون" . المتحف الوطني للطيران والفضاء . مؤسسة سميثسونيان . 14 أكتوبر 2015. تم الاطلاع عليه في 1 سبتمبر 2019 .
  69. 1 2 3 "1971: دمج المعالج الدقيق لوظيفة وحدة المعالجة المركزية على شريحة واحدة" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  70. ↑ كولينج، جان بيير؛ جرير، جيمس سي. (2016). ترانزستورات الأسلاك النانوية: فيزياء الأجهزة والمواد في بُعد واحد . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 2. ISBN  9781107052406.
  71. ↑ أسبري، ويليام (25 مايو 1994). "التاريخ الشفوي: تاداشي ساساكي" . مقابلة رقم 211 لمركز تاريخ الهندسة الكهربائية . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاطلاع عليه في 2 يناير 2013 .
  72. ↑ فيديريكو فاجين ، صناعة أول معالج دقيق ، مجلة دوائر الحالة الصلبة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، شتاء 2009، IEEE Xplore
  73. ↑ "تاريخ الحوسبة (1971-1975)" . تم الاطلاع عليه في 18 يناير 2006 .

مصادر