The Dynamics of Digital Excitation

مدار الکترونیکی فرزند مغرور علم طبیعی قرن بیستم است. در یک صد سال کوتاه به حدی توسعه یافته است که اکنون تقریباً همه جنبه های زندگی بشر را بهبود می بخشد. با این حال، درک اولیه ما از عملکرد مدارهای الکترونیکی، یعنی نظریه مدارهای الکترونیکی، در طول رشد انفجاری صنعت نیمه هادی از دهه 1950 تا کنون، پیشرفت قابل توجهی نداشته است. این به این دلیل است که مدار الکترونیکی هرگز توسط فیزیکدانان به عنوان یک موضوع تحقیقاتی چالش برانگیز در نظر گرفته نشده است. نظریه مدارهای منفعل خطی در اواخر دهه 1940 تأسیس شد. پس از ظهور دستگاه های الکترونی نیمه هادی، علاقه جامعه فنی از نظریه مدارها دور شد. بیست سال بعد، زمانی که فناوری مدارهای مجتمع رشد انفجاری را آغاز کرد، تئوری مدارها دوباره در سایه فناوری طراحی به کمک رایانه (CAD) که به سرعت در حال پیشرفت بود، رها شد. دیدگاه اکثریت کنونی این است که نظریه مدارهای الکترونیکی در موقعیتی فرعی نسبت به CAD و فناوری پردازش دستگاه قرار دارد. در دهه‌های 1950 و 1960، هر سال چندین دستگاه نیمه‌رسانای جدید اختراع می‌شد و به نظر می‌رسید که هر دستگاه جدید دارای مکانیسم‌های فیزیکی بنیادی ذهنی جالبی بود که به نظر می‌رسید ارزش بررسی را داشته باشد. در مقایسه با فیزیک دستگاه های جذاب، مشکلات مدار دستگاه نیمه هادی کمتر پیچیده و جذاب به نظر می رسید. ذهن های روشن آن زمان از نظریه مداری به فیزیک دستگاه الکترونی دور شدند. پس از سی سال تنها یک نوع دستگاه نیمه‌رسانا، سه‌گانه الکترونی با چندین تغییر زنده ماند، در حالی که صدها مورد از آنها به فراموشی سپرده شد.

The electronic circuit is a proud child of twentieth century natural science. In a hundred short years it has developed to the point that it now enhances nearly every aspect of human life. Yet our basic understanding of electronic-circuit operation, electronic -circuittheory, has not made significant progress during the semiconductor industry's explosive growth from 1950s to the present. This is because the electronic circuit has never been considered to be a challenging research subject by physi­ cists. Linear passive circuit theory was established by the late 1940s. After the advent of the semiconductor electron devices, the interest of the technical community shifted away from circuit theory. Twenty years later, when integrated circuit technology began an explosive growth, cir­ cuit theory was again left behind in the shadow of rapidly progressing computer-aided design (CAD) technology. The present majority view is that electronic-circuit theory stands in a subordinate position to CAD and to device-processing technology. In 1950s and 1960s, several new semiconductor devices were invented every year, and each new device seemed to have some interesting funda­ mental physical mechanisms that appeared worth investigating. Com­ pared to attractive device physics, the problems of the semiconductor device circuit appeared less sophisticated and less attractive. Bright minds of the time drifted away from circuit theory to electron-device physics. After thirty years only one type of semiconductor device, the electron triode with several variations survived, whereas hundreds of them went into oblivion.