Spomen-ploča sjećanja na Johna Bardeena i Teoriju supervodljivosti, Sveučilište Illinois, Urbana-Champaign kampus.
Ukrašena kopija prvog tranzistora otkrivenog u tvrtci Bell Labs 23. prosinca 1947.
**John Bardeen** (Madison, Wisconsin, 23. svibnja 1908. - Boston, Massachussetts, 30. siječnja 1991.), američki fizičar. Od 1951. do 1975. profesor na Sveučilištu Illinois. S Williamom Bradfordom Shockleyem i Walterom Houserom Brattainom dobio 1956. Nobelovu nagradu za fiziku za istraživanja poluvodiča i otkriće tranzistora. Godine 1972. podijelio Nobelovu nagradu za fiziku s Leonom Neilom Cooperom i Johnom Robertom Schriefferom za teoriju o supravodljivosti (BCS-teorija). Za sada je Bardeen jedini dobitnik dviju Nobelovih nagrada za isto znanstveno područje.

Životopis
---------

John Bardeen je diplomirao i magistrirao elektrotehniku na Sveučilištu u Wisconsinu (Madison), a doktorat iz polja matematičke fizike je primio na Sveučilištu Princeton. Radio je u više ustanova, a nakon rata 1945. pridružuje se Bell Telephone laboratorijima u Murray Hill, N.J, gdje zajedno s Brattainom i Shockleyem izvodi istraživanja o svojstvima vodljivosti elektrona u supravodičima i o supravodljivosti samoj. Nekoliko dana prije Božića, 23. prosinca, 1947. otkrili su tranzistor koji je, kao što je dobro poznato, pokrenuo pravu tehnološku revoluciju.

Ranih 50-ih godina prošlog stoljeća, Bardeen nastavlja istraživanja o supravodljivosti koje je započeo još 1930. i za svoja teoretska objašnjenja pojave supravodljivosti prima svoju drugu Nobelovu nagradu. Teorija koju je uspješno plasirao sa svojim kolegama, danas je poznata kao BCS-teorija, a slova BCS dolaze kao inicijali Barddena, Coopera i Schrieffera. Svoj je rad nastavio i dalje - posvećujući se u prvom redu supravodičima. Na Sveučilištu Illinois je radio kao profesor elektrotehnike od 1951. do 1975. godine.

Genij Bardeen je umro 30. siječnja, 1991. godine. Po prirodi je bio miran i tih čovjek, ali je njegova briljantnost ostala i nakon njega.

### Tranzistor

*Glavni članak: Tranzistor*
**Tranzistor** (engl. *transistor*, od *trans[fer] [res]istor*: prijenosni otpornik) je aktivni poluvodički element s trima elektrodama. Razlikuju se bipolarni i unipolarni tranzistori. Promjenom ulazne struje bipolarnoga tranzistora ili ulaznoga napona unipolarnoga tranzistora upravlja se strujom u izlaznom krugu. U analognim sklopovima tranzistori se primjenjuju ponajprije za pojačanje signala, a u digitalnim sklopovima kao upravljane sklopke. Naziv tranzistor potječe iz 1947. kada su američki istraživači John Bardeen, Walter Houser Brattain i William Bradford Shockley konstruirali prvi germanijski bipolarni tranzistor.

#### Bipolarni tranzistor

Bipolarni tranzistor sastoji se od triju slojeva poluvodiča, s kontaktima emitera (E), baze (B) i kolektora (C). Postoje *npn*-tranzistori i *pnp*-tranzistori (poluvodiči). Kod *npn*-tranzistora baza *p*-tipa poluvodiča napravljena je između emitera i kolektora koji su *n*-tipa, dok su kod *pnp*-tranzistora slojevi emitera, baze i kolektora suprotnoga tipa. U radu bipolarnoga tranzistora sudjeluju oba tipa nosilaca. U normalnom aktivnom području rada tranzistora emiter injektira nosioce u bazu. Manji dio nosilaca gubi se (rekombinira) u uskoj bazi, čineći malu struju baze, a veći dio prolazi kroz bazu u kolektor, uzrokujući struju kolektora. Kod *npn*-tranzistora osnovnu struju čine elektroni, a kod *pnp*-tranzistora šupljine. Struje emitera, baze i kolektora međusobno su proporcionalne. U najčešće korištenom spoju zajedničkog emitera mala promjena ulazne struje baze uzrokuje veliku promjenu izlazne struje kolektora, čime se ostvaruje pojačavajuće djelovanje tranzistora u pojačanju signala. Bipolarni tranzistor upotrebljava se i kao sklopka. Ovisno o ulaznoj struji baze, tranzistor se prebacuje iz područja zapiranja u područje zasićenja i obratno; u području zapiranja radi kao isključena sklopka uz zanemarive struje, a u području zasićenja kao uključena sklopka uz mali pad napona između kolektora i emitera.

#### Unipolarni tranzistor

Unipolarni tranzistor označava se kraticom FET (engl. *Field Effect Transistor*: tranzistor upravljan poljem). FET ima tri osnovne elektrode: uvod (S), upravljačku elektrodu (G) i odvod (D). Naponom priključenim između uvoda i upravljačke elektrode modulira se poluvodički otpor (nazvan kanal) između uvoda i odvoda, čime se upravlja strujom odvoda. Ovisno o tipu poluvodiča u kanalu razlikuju se *n*-kanalni i *p*-kanalni FET-ovi. Rad FET-ova određuje tok samo jednoga tipa nosilaca – elektrona kod *n*-kanalnih i FET-ova šupljina kod *p*-kanalnih. Upravljačka elektroda električki je izolirana od kanala te se FET-ovi odlikuju velikim ulaznim otporom. Ovisno o konstrukciji rabi se više tipova FET-ova. Kod JFET-a (engl. *Junction FET*: spojni FET) kanal i upravljačka elektroda čine zaporno polarizirani *pn*-spoj, a kod MESFET-a (engl. *Metal-Semiconductor FET*: metalni poluvodički FET) zaporno polarizirani *pn*-spoj zamijenjen je zaporno polariziranim spojem metal-poluvodič. Kod MOSFET-a (engl. *Metal-Oxide-Semiconductor FET*: metalnooksidni poluvodički FET) metalna ili polisilicijska upravljačka elektroda izolirana je od kanala tankim slojem silicijeva dioksida (SiO2). MOSFET ima četvrtu elektrodu, podlogu (B), koja se najčešće spaja s uvodom. Posebna vrsta FET-ova je HEMT (engl. *High Electron Mobility Transistor*: tranzistor s visokom pokretljivosti elektrona). Poput bipolarnoga tranzistora, FET-ovi se rabe kao pojačavajući elementi ili kao naponom upravljane sklopke.

Bipolarni tranzistori strujno su upravljani elementi, a FET-ovi naponski upravljivi. Bipolarni tranzistori imaju veću strminu, pa su pojačanja pojačala realiziranih s bipolarnim tranzistorima veća od pojačanja pojačala s FET-ovima. Uz to su bipolarni tranzistori brži i uz iste dimenzije daju jaču struju od FET-ova. Bipolarni se tranzistori mogu upravljati svjetlosnim snopom, što se primjenjuje u izvedbi fototranzistora (fotomultiplikator), elemenata za pretvorbu svjetlosnoga signala u optički. Glavna je prednost FET-ova velik ulazni otpor. Temperaturni je koeficijent izlazne struje FET-ova negativan, a bipolarnih tranzistora pozitivan, pa su FET-ovi pogodniji tranzistori za konstrukciju pojačala snage.

Osnovni poluvodički materijal za realizaciju bipolarnih tranzistora, JFET-ova i MOSFET-ova, i dalje je silicij. U nekim se izvedbama bipolarnih tranzistora i MOSFET-ova silicij kombinira s germanijem (silicijsko-germanijski tranzistori, SiGe), ponajprije radi povećanja brzine rada. Većom brzinom rada odlikuju se tranzistori koji se kao poluvodičkim materijalom koriste galijevim arsenidom (GaAs). Od galijeva arsenida izrađuju se MESFET-ovi, a od kombinacije galijeva arsenida i aluminij-galijeva arsenida (AlGaAs) proizvode se heterospojni bipolarni tranzistori (HBT-ovi – od engl. *Heterojunction Bipolar Transistor*) i HEMT-ovi. Naziv HBT upotrebljava se i za silicijsko-germanijske bipolarne tranzistore.

Zahvaljujući dobrim svojstvima poput velike brzine rada, male potrošnje, velike pouzdanosti i male cijene, tranzistori su osnovni elementi elektroničkih sklopova različitih funkcija poput pojačala, stabilizatora, modulatora, generatora signala, digitalnih logičkih sklopova, poluvodičkih memorija i slično. Kao diskretne komponente u zasebnim kućištima, tranzistori se proizvode za različite namjene. Uz tranzistore opće namjene, s ujednačenim karakteristikama, izrađuju se tranzistori s optimiranim karakteristikama za pojedine primjene, na primjer visokofrekvencijski tranzistori, tranzistorske sklopke, visokonaponski tranzistori i tranzistori snage.

U većoj mjeri tranzistori se rabe kao dio integriranih sklopova u kojima se u istoj, najčešće silicijskoj, pločici integrira velik broj tranzistora i ostalih elemenata (dioda, otpornika, kondenzatora). Analogni integrirani sklopovi poput operacijskih pojačala i stabilizatora temelje se pretežno na primjeni bipolarnih tranzistora. Ulazni tranzistori integriranih operacijskih pojačala često su JFET-ovi, koji osiguravaju veliki ulazni otpor pojačala. Većina digitalnih integriranih sklopova izvodi se u komplementarnoj MOS-tehnici (CMOS), u kojoj se upotrebljavaju komplementarni parovi *n*-kanalnih i *p*-kanalnih MOSFET-ova. Zahvaljujući jednostavnosti i malim dimenzijama MOSFET-ova te maloj potrošnji, u komplementarnoj MOS-tehnici realiziraju se integrirani sklopovi velike složenosti poput mikroprocesora i memorijskih sklopova s više od 109 tranzistora. Često se u komplementarnoj MOS-tehnici u istom integriranom sklopu uz digitalne funkcije izvode i analogne. Optimalna svojstva složenih integriranih sklopova postižu se kombinacijom MOSFET-a i bipolarnih tranzistora u BiCMOS-tehnici (naziv BiCMOS upućuje na istodobno korištenje bipolarnih komplementarnih MOS-tranzistora na istoj silicijskoj pločici). Najbrži su integrirani sklopovi od galijeva arsenida temeljeni na primjeni MESFET-ova i HEMT-ova. Takvi se sklopovi najčešće rabe u visokofrekvencijskim komunikacijskim uređajima, na primjer u mobilnoj telefoniji.

### Supravodljivost

*Glavni članak: Supravodljivost*
Magnet koji lebdi iznad supravodiča zbog Meissnerovog učinka.
**Supravodljivost** je stanje pojedinih tvari koje se na niskim temperaturama očituje u nestanku njihova električnoga otpora, prolasku električne struje kroz tanku izolatorsku barijeru unutar njih bez električnoga otpora (**Josephsonov učinak** - Brian Josephson) i lebdenju magneta iznad njihove površine (**Meissnerov učinak** - Walther Meissner). Supravodǉivost je kvantnomehanička pojava i ne može se objasniti klasičnom fizikom. Tipično nastaje u nekim materijalima na jako niskim temperaturama (nižim od -200 °C).

#### BCS-teorija

*Glavni članak: BCS-teorija*
**BCS-teorija** ili **Bardeen-Cooper-Schriefferova teorija** je prva mikroskopska teorija supravodljivosti (1957.). Polazi od pretpostavke da na vrlo niskim temperaturama u kristalnoj rešetki supravodiča privlačno međudjelovanje elektron–rešetka–elektron nadjačava odbojnu električnu silu među elektronima, tj. da elektroni pri prolasku kroz rešetku privlače njezine ione, što rezultira povećanjem gustoće pozitivnog naboja u tom području i, dok se rešetka ne vrati u ravnotežno stanje, privlači druge elektrone. U takvim uvjetima elektroni kojima su spinovi i količine gibanje suprotni gibaju se u parovima (**Cooperovi parovi**), a svaki par elektrona na međusobnoj udaljenosti od približno 100 nm giba se kroz kristalnu rešetku bez gubitka energije i može tunelirati kroz izolatorsku barijeru. Porastom temperature atomi rešetke sve jače titraju, iznad kritične temperature razdvajaju elektronske parove, elektroni se više ne mogu gibati bez gubitaka i pojavljuje se električni otpor. Za razvoj BCS-teorije John Bardeen, Leon Neil Cooper i John Robert Schrieffer dobili su Nobelovu nagradu za fiziku 1972.

Izvori
------

1. ↑  **Bardeen, John**,  "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
2. ↑  **John Bardeen**, CroEOS.net Arhivirano 2004-05-23 na Wayback Machine-u www.croeos.net
3. ↑  **tranzistor**,  "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
4. ↑  **supravodljivost**,  "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.
5. ↑  **BCS-teorija**,  "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2014.

| * p
* r
* u
Dobitnici Nobelove nagrade za fiziku  |
| --- |
| 1901. – 1925. | 

1901. Wilhelm Conrad Röntgen  **•** 
1902. Hendrik Antoon Lorentz / Pieter Zeeman  **•** 
1903. Antoine Henri Becquerel / Pierre Curie / Marie Curie  **•** 
1904. Lord Rayleigh  **•** 
1905. Philipp Lenard  **•** 
1906. Joseph John Thomson  **•** 
1907. Albert A. Michelson  **•** 
1908. Gabriel Lippmann  **•** 
1909. Guglielmo Marconi / Karl Ferdinand Braun  **•** 
1910. Johannes Diderik van der Waals  **•** 
1911. Wilhelm Wien  **•** 
1912. Nils Gustaf Dalén  **•** 
1913. Heike Kamerlingh Onnes  **•** 
1914. Max von Laue  **•** 
1915. William Henry Bragg / William Lawrence Bragg  **•** 
1917. Charles Glover Barkla  **•** 
1918. Max Planck  **•** 
1919. Johannes Stark  **•** 
1920. Charles Édouard Guillaume  **•** 
1921. Albert Einstein  **•** 
1922. Niels Bohr  **•** 
1923. Robert Andrews Millikan  **•** 
1924. Manne Siegbahn  **•** 
1925. James Franck / Gustav Hertz
 |
| 1926. – 1950. | 

1926. Jean Baptiste Perrin  **•** 
1927. Arthur Holly Compton / Charles Thomson Rees Wilson  **•** 
1928. Owen Willans Richardson  **•** 
1929. Louis de Broglie  **•** 
1930. Čandrasekara Venkata Raman  **•** 
1932. Werner Heisenberg  **•** 
1933. Erwin Schrödinger / Paul Dirac  **•** 
1935. James Chadwick  **•** 
1936. Victor Franz Hess / Carl David Anderson  **•** 
1937. Clinton Joseph Davisson / George Paget Thomson  **•** 
1938. Enrico Fermi  **•** 
1939. Ernest Orlando Lawrence  **•** 
1943. Otto Stern  **•** 
1944. Isidor Isaac Rabi  **•** 
1945. Wolfgang Pauli  **•** 
1946. Percy Williams Bridgman  **•** 
1947. Edward Victor Appleton  **•** 
1948. Patrick Blackett  **•** 
1949. Hideki Yukawa  **•** 
1950. Cecil Frank Powell
 |
| 1951. – 1975. | 

1951. John Douglas Cockcroft / Ernest Walton  **•** 
1952. Felix Bloch / Edward Mills Purcell  **•** 
1953. Frits Zernike  **•** 
1954. Max Born / Walther Bothe  **•** 
1955. Willis Lamb / Polykarp Kusch  **•** 
1956. William Shockley / John Bardeen / Walter Houser Brattain  **•** 
1957. Lǐ Zhèngdào / Yáng Zhènníng  **•** 
1958. Pavel Čerenkov / Ilja Frank / Igor Tam  **•** 
1959. Emilio Segrè / Owen Chamberlain  **•** 
1960. Donald A. Glaser  **•** 
1961. Robert Hofstadter / Rudolf Mössbauer  **•** 
1962. Lev Landau  **•** 
1963. Eugene Wigner / Maria Goeppert-Mayer / J. Hans D. Jensen  **•** 
1964. Charles H. Townes / Nikolaj Basov / Aleksandar Prohorov  **•** 
1965. Shin'ichirō Tomonaga / Julian Schwinger / Richard Feynman  **•** 
1966. Alfred Kastler  **•** 
1967. Hans Bethe  **•** 
1968. Luis Walter Alvarez  **•** 
1969. Murray Gell-Mann  **•** 
1970. Hannes Alfvén / Louis Néel  **•** 
1971. Dennis Gabor  **•** 
1972. John Bardeen / Leon Neil Cooper / John Robert Schrieffer  **•** 
1973. Reona Esaki / Ivar Giaever / Brian Josephsonson  **•** 
1974. Martin Ryle / Antony Hewish  **•** 
1975. Aage Niels Bohr / Ben Roy Mottelson / James Rainwater
 |
| 1976. – 2000. | 

1976. Burton Richter / Samuel C. C. Ting  **•** 
1977. Philip Warren Anderson / Nevill Francis Mott / John Hasbrouck van Vleck  **•** 
1978. Pjotr Kapica / Arno Allan Penzias / Robert Woodrow Wilson  **•** 
1979. Sheldon Lee Glashow / Abdus Salam / Steven Weinberg  **•** 
1980. James Cronin / Val Logsdon Fitch  **•** 
1981. Nicolaas Bloembergen / Arthur Leonard Schawlow / Kai Siegbahn  **•** 
1982. Kenneth G. Wilson  **•** 
1983. Subramanijan Čandrasekar / William Alfred Fowler  **•** 
1984. Carlo Rubbia / Simon van der Meer  **•** 
1985. Klaus von Klitzing  **•** 
1986. Ernst Ruska / Gerd Binnig / Heinrich Rohrer  **•** 
1987. Georg Bednorz / Karl Alexander Müller  **•** 
1988. Leon M. Lederman / Melvin Schwartz / Jack Steinberger  **•** 
1989. Norman Foster Ramsey Jr. / Hans Georg Dehmelt / Wolfgang Paul  **•** 
1990. Jerome Isaac Friedman / Henry Way Kendall / Richard E. Taylor  **•** 
1991. Pierre-Gilles de Gennes  **•** 
1992. Georges Charpak  **•** 
1993. Russell Alan Hulse / Joseph Hooton Taylor Jr.  **•** 
1994. Bertram Brockhouse / Clifford Shull  **•** 
1995. Martin Lewis Perl / Frederick Reines  **•** 
1996. David Morris Lee / Douglas Osheroff / Robert Coleman Richardson  **•** 
1997. Steven Chu / Claude Cohen-Tannoudji / William Daniel Phillips  **•** 
1998. Robert B. Laughlin / Horst Ludwig Störmer / Daniel C. Tsui  **•** 
1999. Gerardus 't Hooft / Martinus J. G. Veltman  **•** 
2000. Žores Alfjorov / Herbert Kroemer / Jack Kilby
 |
| 2001. – 2023. | 

2001. Eric Allin Cornell / Wolfgang Ketterle / Carl Wieman  **•** 
2002. Raymond Davis Jr. / Masatoshi Koshiba / Riccardo Giacconi  **•** 
2003. Aleksej Abrikosov / Vitalij Ginzburg / Anthony James Leggett  **•** 
2004. David Gross / Hugh David Politzer / Frank Wilczek  **•** 
2005. Theodor W. Hänsch / John L. Hall / Roy J. Glauber  **•** 
2006. John C. Mather / George Smoot  **•** 
2007. Albert Fert / Peter Grünberg  **•** 
2008. Yōichirō Nambu / Makoto Kobayashi / Toshihide Masukawa  **•** 
2009. Charles K. Kao / Willard Boyle / George E. Smith  **•** 
2010. Andre Geim / Konstantin Novoselov  **•** 
2011. Saul Perlmutter / Adam Riess / Brian Schmidt  **•** 
2012. David J. Wineland / Serge Haroche  **•** 
2013. François Englert / Peter Higgs  **•** 
2014. Isamu Akasaki / Hiroshi Amano / Shūji Nakamura  **•** 
2015. Takaaki Kajita / Arthur B. McDonald  **•** 
2016. David J. Thouless / Duncan Haldane / John M. Kosterlitz  **•** 
2017. Rainer Weiss / Kip Thorne / Barry Barish  **•** 
2018. Arthur Ashkin / Gérard Mourou / Donna Strickland  **•** 
2019. Jim Peebles / Michel Mayor / Didier Queloz  **•** 
2020. Roger Penrose / Reinhard Genzel / Andrea Ghez  **•** 
2021. Giorgio Parisi / Klaus Hasselmann / Shukurō Manabe  **•** 
2022. Alain Aspect / John Clauser / Anton Zeilinger  **•** 
2023. Anne L'Huillier / Ferenc Krausz / Pierre Agostini
 |