विल्यम ब्रॅडफोर्ड शॉकले
William Bradford Shockley
ब्रिटिश – अमेरिकन भौतिकी शास्त्रज्ञ
जन्म : १३ फेब्रुवारी १९१०,
मृत्यू.

वामनमूर्ती ट्रान्झिस्टरचा जनक

गेल्या पन्नास वर्षांत इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्रात अभूतपूर्व क्रांतिकारक प्रगती झाली आणि संगणक, दूरसंचार, दृक्श्राव्य, प्रसारमाध्यमे, वैद्यकीय उपकरणे इत्यांदींचा झपाट्याने विकास आणि प्रसार झाला. तंत्रविज्ञानातील या महान क्रांतीच्या मुळाशी मात्र एक लहान वस्तू आहे ती म्हणजे ट्रान्झिस्टर. आपल्याकडे ट्रान्झिस्टर वापरून बनविलेल्या रेडिओलाच ट्रान्झिस्टर म्हणण्याची चुकीची प्रथा आहे. पूर्वी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणात निर्वात नळीचा (व्हॉल्व्ह) वापर करीत. त्याच्या जागी आता ट्रान्झिस्टर वापरतात. ट्रान्झिस्टर म्हणजे Transformable Resistor किंवा विद्युत प्रवाहाचे रूपांतर करणारा चलरोधक. या वामनमूर्ती ट्रान्झिस्टरचा जनक आहे विल्यम शॉकले. मूळचा बिटिश, पण नावारूपाला आला अमेरिकेत.
इंजिनिअरचा मुलगा असलेल्या विल्यम शॉकले यांनी १९३२ मध्ये कॅलिफोर्निया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीधून पदवी घेतली आणि १९३६ मध्ये मॅसॅच्यूसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमधून या नावाजलेल्या संस्थेतून भौतिकीत डॉक्टरेट मिळवली. त्यानंतर त्यांनी बेल टेलिफोन प्रयोगशाळेत बारडीन आणि ब्राटेन या दोन सहकाऱ्यांच्या मदतीने संशोधनास सुरुवात केली.
विशिष्ट प्रकारचे काही स्फटिक (Crystals) त्यांच्यातून प्रत्यावर्ती विद्युत प्रवाह (Alternative Current- AC) सोडला असता हा प्रवाह एकाच दिशेने जाऊ देतात म्हणजेच प्रत्यावर्ती विद्युत प्रवाहाचे (AC) एकदिश विद्युत प्रवाहात (DC) रूपांतर करतात. याचाच अर्थ हे स्फटिक एकदिशाकारकाचे (Rectifier) कार्य करतात. (आपल्या घरातील वीजप्रवाह प्रत्यावती विद्युत प्रवाह असतो तर बॅटरी सेल्समधील विद्युत प्रवाह एकदिशा (DC) प्रवाह असतो). निर्वात नळीचे रेडिओ अस्तित्व येण्यापूर्वी अशा प्रकारचे स्फटिक वापरून रेडिओ तयार करीत. त्यांना ‘स्फटिक रेडिओ’ (Crystal Radio) म्हणत असत, पण त्यातील निरनिराळ्या मर्यादांमुळे त्याचा फारसा प्रचार झाला नाही, १९०४ मध्ये जॉन फ्लेमिंग आणि डी फॉरेस्ट यांनी निर्वात नळी विकसित केली आणि तिचाच वापर इलेक्ट्रॉनिक सुटा भाग म्हणून रेडिओ व इतर उपकरणात होऊ लागला. परिणामी स्फटिक रेडिओ पूर्णपणे मागे पडले.
अशा एक दिशाकारकाचे कार्य करणाऱ्या स्फटिकांवर शॉकले यांच्या गटाने आपले लक्ष केंद्रित केले. हे स्फटिक विजेचे अर्धसंवाहक (semi conductors) असतात. त्यांना आढळून आले की, जमेर्नियम धातूच्या स्फटिकांमध्ये एकदिशाकारकाचे कार्य करण्याची क्षमता यापूर्वीच्या वापरातील स्फटिकापेक्षा खूपच अधिक आहे. त्याचे कारण असे होते की, जर्मेनियमचे स्फटिक शुद्ध नव्हते. तर त्यात अल्प प्रमाणात इतर अशुद्ध द्रव्ये (Impurities) होती. त्यामुळे प्रत्यावर्ती प्रवाह (AC) सुलभतेने एकदिशा प्रवाहात (DC) रूपांतरित होत होता. या निरीक्षणाच्या आधारावर आज प्रचलित असलेला ट्रान्झिस्टर बनवण्यात शॉकले यांना यश आले. याचे वैशिष्ट्य असे की, प्रत्यावर्ती एकदिश प्रवाहात रूपांतर करतानाच विद्युतप्रवाहाचे वर्धन ( Amplifiction) देखील होत होते. जर्मेनियम, सिलिकॉन इ. धातू अर्धसंवाहक वर्गात मोडतात. (तांबे, अॅल्युमिनियम ही विजेची सुवाहक, तर लाकूड, रबर ही अवाहक असतात.) या अर्धसंवाहकाच्या संयुजा (Valency) जवळ जाणारी संयुजा असलेली मूलद्रव्ये त्यांच्यात मिसळून भेसळ केली जाते. जास्त संयुजा असलेल्या मूलद्रव्यांची किंवा कमी संयुजा असलेल्या द्रव्याची अशी दोन प्रकारची भेसळ करता येते. या पदार्थाची सांधेजोड करून ‘सँडविच’ करतात. या सँडविचला काही विशिष्ट गुणधर्म प्राप्त होतात व त्यांचा उपयोग करून ट्रान्झिस्टर हा सुटा भाग तयार करता येतो. याला तीन टोके ( terminals) असतात. दोन टोकांमध्ये विद्युत प्रवाह प्रस्थापित केला असता त्याचे नियमन तिसऱ्या टोकातील विद्युत प्रवाह या विद्युतदाब ( Voltage) करतो. या पद्धतीने ट्रान्झिस्टर काम करतो. थोउक्यात विद्युतप्रवाहाचे नियमन विद्युतप्रवाहानेच केले जाते. ऊर्जेच्या स्वरूपात बदल न होता हे होत असते. रेडिओचा व्हॉल्व्ह जे कार्य करीत असे तेच कार्य ट्रन्झिस्टर करतो. दिव्याच्या आकाराच्या व्हॉल्वपेक्षा हा खूपच छोटा असल्याने उपकरणांचा आकारदेखील छोटा सुटसुटीत बनवणे शक्य झाले आहे. शिवाय व्हॉल्व्ह पूर्ण कार्यान्वित होण्यास नि तो तापावा लागत असल्याने वेळ लागत असे, त्यासाठी ऊर्जा अधिक लागे. ट्रान्सिस्टर लागलीच कार्यान्वित होत असल्याने ऊर्जेचीही बचत होते.
ट्रान्झिस्टरच्या शोधाने इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्रात प्रचंड क्रांती घडवली. याच तंत्राचा आणखी विकास होऊन संगणकात वापरली जाणारी एकसंध विद्युत मंडळे (integrated circuits) विकसित झाली. कोणतेही सर्किट हे वाहक, अवाहक, रोधक आणि विचरणशील रोध (variable resistance) व चलरोधक (transformable resistance) यांनी बनते. सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या वहनाची क्षमता हा एकच गुणधर्म निरनिराळ्या प्रमाणात व निरनिराळ्या दिशांनी अस्तित्वात असावा लागतो. हा गुणधर्म नगण्य असलेल्या भागाला अवाहक, जास्त असेल त्याला वाहक म्हणायचे. सिलिकॉन धातूच्या एकाच वडीमध्ये तिच्या आंतरभागातील वेगवेगळ्या ठिकाणी हे गुणधर्म नियंत्रितपणे निर्माण केले तर ही वडी म्हणजे एक सर्किटच ठरते. यासाठी सिलिकॉनचे भिन्न भिन्न प्रकारे व भिन्न प्रमाणात अशुद्ध (भेसळ) केलेले थर दिले जातात. प्रत्येक थराचा आराखडा आखलेला असतो. अशा पापुद्र्यांच्या चिकटवून केलेल्या वडीला (chip) एकसंध सर्किट म्हणता येते. हे सर्व सूक्ष्मरूपात असल्याने प्रचंड माहिती थोड्या जागेत साठवणे व तिचे वेगाने विश्लेषण करणे शक्य झाले व संगणकांचा आकारही लहान होत गेला.
शॉकले, बारडीन आणि बाटेन यांना १९५६ मध्ये भौतिकीतील नोबेल पारितोषिक बहाल करण्यात आले. मानवी बुद्धीचा अभिमान वाटावा, अशी ही तंत्रविज्ञानातील प्रगती आहे. त्या आधारे दळणवळण, छपाई, टीव्ही, रेडिओसारखी माध्यमे, इतर विज्ञानाशाखातील संशोधनाची साधने, वैद्यकीय तपासणी उपकरणे यांचाही विकास झाला.