इलेक्ट्रॉन या मूलकणाचा शोध सर जोझेफ जॉन टॉमसन यांनी १८९७ मध्ये लावला. आज जी काही इलेक्ट्रॉनिकीची उपकरणे वापरात आहेत ती सर्व त्या क्रांतीचाच एक भाग आहे. तसेच विद्युत् प्रवाह धातूच्या तारेमधून पाठवून दिवा चालतो, हे टॉमस आल्वा एडिसन यांनी दाखवून दिले होते. परंतु, इलेक्ट्रॉन धातूच्या तारेमधून वाहतात हे त्यांना सुद्धा माहीत नव्हते. त्यांनी शोध लावलेला द्विप्रस्थ (diode) हा इलेक्ट्रॉनिकीचा एक मूलभूत भाग होईल असे त्यांनाही वाटले नसेल. यानंतर एडिसन यांचे एक साहाय्यक जॉन फ्लेमिंग यांनी द्विप्रस्थाचा उपयोग प्रत्यावर्ती विद्युत् प्रवाह (alternating current) आणि एकदिश विद्युत् प्रवाह (Direct current) यांसाठी केला. यासाठी त्यांनी त्याचा वारंवार वापर करून तसेच त्याचे तापमान कमी-जास्त करून त्यातून जाणारा विद्युत् प्रवाह कमी-जास्त होतो, असे दाखवून दिले. तसेच वायुरहित एका काचेच्या उपकरणात धातूचे इलेक्ट्रोड वेगवेगळ्या आकारात बनवून एक नवीन उपकरण तयार केले आणि त्याला ‘निर्वात नलिका’ असे नाव दिले. हे उपकरण तंतूच्या तापमानावर चालते. कालांतराने या उपकरणामध्ये 
अजून जास्त इलेक्ट्रोड बसवून ते अधिक उपयोगी ठरले आणि त्यात विद्युत् प्रवाह अधिक सुलभतेने कार्यरत करता आला. पुढे याचाच चांगला उपयोग करून वेगवेगळी उपकरणे बनविण्याच्या क्रियेस गती मिळाली. नंतर द्विप्रस्थ, त्रिप्रस्थ, पंचप्रस्थ अशा विविध प्रकारे निर्वात नलिका विकसित झाल्या. परंतु, या निर्वात नलिकांना चालविण्यासाठी बरीच ऊर्जा लागत असे आणि त्याचबरोबर त्या कार्यान्वित असताना त्यांचे तापमान पण खूप वाढत असे. या उपकरणामुळे रेडिओ, तारायंत्र, दूरध्वनी, दूरदर्शन संच, संगणक इत्यादींचा शोध लागला आणि काही अर्थाने इलेक्ट्रॉनिकीची ही क्रांतीच निर्माण झाली. अमेरिकेत ज्या पहिल्या संगणकाचा शोध लागला. त्यामध्ये जवळजवळ १८,००० ते २०,००० निर्वात नलिका वापरल्या गेल्या. त्याचा आकार जवळजवळ एका मोठ्या खोलीएवढा होता. हा संगणक अजस्र असूनही त्याची क्षमता आजच्या युगापेक्षाही अगदी थोडीच होती. नंतर अमेरिकेत १९४० च्या दशकात एक नवीन संदेशवहन कंपनी सुरू झाली आणि त्यात निर्वात नलिकांचा भरपूर वापर केला गेला. जसजशी ही कंपनी विकसित होत गेली तसतसे त्याचे जाळेही मोठे पसरू लागले आणि त्यासाठी जागा कमी पडू लागली. यासाठी कंपनीचा खर्चही खूप वाढला. या कंपनीने भरपूर पैसे देऊन हे काम बेल कंपनीला दिले. त्यामुळे ही कंपनी काही तरी नवीन शोध लावून त्यावर तोडगा काढेल अशी कओम्पनिल यांना खात्री होती. याच कंपनीत इतरही प्रकारचे संशोधन चालू होते. तेथील तज्ञ शास्त्रज्ञांना यावर अर्धसंवाहक (semiconductor) हा उपाय होईल असे वाटत होते. पदार्थांचे वाहक, अर्धवाहक आणि रोधक असे प्रकार असतात. वाहकामध्ये विशेषतः धातू असतात, तर अर्धवाहक हे अर्धसंवाहक वापरून बनविलेले असतात आणि रोधकामध्ये लाकूड, प्लॅस्टिक इत्यादींचा समावेश असतो. यावर शास्त्रज्ञांनी भरपूर संशोधन केले आणि विल्यम ब्रॅडफोर्ड शॉक्ली, जॉन बारडीन आणि वॉल्टर हौझर ब्रॅटन या तिघांनी ट्रँझिस्टर या अगदी छोट्या प्रयुक्तीचा शोध लावला आणि इलेक्ट्रॉनिकीमधील पुढील क्रांतीच जणू काही यामुळेच घडून आली. या पहिल्या ‘जर्मेनियम (Ge) बिंदू स्पर्श ट्रँझिस्टर’साठी या तिघांना पदार्थविज्ञानामधील नोबेल पारितोषिक १९५६ साली मिळाले.
ट्रँझिस्टरमध्ये अर्धसंवाहकाचा उपयोग करून शक्ती वाढविणे किंवा इलेक्ट्रॉनीय संकेत आणि विद्युत् दिवे स्विच बंद-सुरू करण्यासाठी वापरले जाऊ लागले. ट्रँझिस्टरमध्ये बाह्य मंडल जोडणीसाठी किमान तीन अग्रे असून त्यांना उत्सर्जक, पाया, संकलक असे संबोधिले जाते आणि हे मुख्यतः १९६० मध्ये अग्रेसर फेअरचिल्ड कंपनीने सिलिकॉन प्लॅनर प्रक्रिया करून अतिशय शुद्ध सिलिकॉनाच्या एकेरी स्फटिकाच्या पृष्ठभागावर वैशिष्ट्यपूर्ण पद्धतीने बनविले. एक मोठी सिलिकॉन सील बनवूनही शेकडो ट्रँझिस्टर चीपमध्ये कापले जातात आणि नंतर आरोहित किंवा वायर लीड्स आतील पृष्ठभागावर जोडले जातात. ट्रँझिस्टरच्या पायाला जर थोडा विद्युत् पुरवठा दिला तर ट्रँझिस्टरच्या प्रदानाला जास्त विद्युत् प्रवाह मिळतो. याच कारणास्तव त्याचा विवर्धक आणि स्वीच म्हणूनही वापर करता येऊ शकतो. थोडक्यात ट्रँझिस्टरचे कार्य पायाचा विद्युत् प्रवाह कमी-अधिक करून पूर्णपणे कार्यान्वित करता येऊ शकते. हे ट्रँझिस्टर विवर्धक, स्वीच, संदेशवहन इत्यादींकरिता वापरले जाऊ लागले.
नंतर फिल्ड इफेक्ट ट्रँझिस्टर (FET) बनविले गेले. त्यात उद्गम, द्वार आणि निःसरण अशी तीन अग्रे असतात. त्यातील द्वारवरील विद्युत् भार कमी-अधिक करून आणि निसःरण व उद्गमामध्ये ऊर्जा देऊन त्याला पूर्णपणे कार्यान्वित करता येते. हा ट्रँझिस्टर वारंवारतेकरिता चांगल्याप्रकारे वापरता येतो. त्याचा उपयोग अचूक मोजमाप उपकरणे, बांधणी, दळणवळण यंत्रणा व मंडलांसाठी होतो. हळूहळू जसे जसे तंत्रज्ञान वाढत गेले तसे एकाच कुपीत दोन-दोन ट्रँझिस्टरांची बांधणी करता येऊ लागली. त्यानंतर मॉस, सिमॉस या पद्धती निर्माण झाल्या व त्यामुळे ऊर्जेचा कमी वापर, जास्त वारंवारता व अधिक चांगली कार्यक्षमता असलेली संकलित मंडले (Integrated circuit) बनविले गेली. या संकलित मंडलांमध्ये अनेक ट्रँझिस्टर बनविता येऊ लागले. अशा बनविण्याच्या पद्धतीला एलएसआय, एमएसआय, व्हीएलएसआय तंत्रज्ञान म्हणतात. त्यामध्ये जसजसे तंत्रज्ञान वाढत गेले तसतसे त्यामधील ट्रँझिस्टरांची संख्या वाढत गेली. ती दशकापासून ते लाखात असू शकते. याच पद्धतीमुळे पुढे सूक्ष्मप्रक्रियक (Microprocessor) बनविले गेले. त्यामध्ये स्वतःची काम करण्याची क्षमता आली आणि माहितीची अदलाबदल खूप अधिक वेगाने होऊ लागली. याचा वापर नंतर संगणकात करता आला.
या सर्व प्रगत अशा तंत्रज्ञान पद्धतीमुळे संगणक अगदी लहान जागेत बांधता येऊ लागला आणि शिवाय त्याची उपयोगिता अतिशय वेगवान अशी झाली. या संगणकामध्ये ऊर्जेची आणि जागेची खूपच बचत होऊ लागली. पुढे त्यांचा आकार अधिकच कमी झाला आणि नवीन उपकरणे उदा., लॅपटॉप, पाम आणि आताचा खूप लोकप्रिय असा मोबाइल, स्मार्ट घड्याळे इ. निर्माण झाली. या सर्व उपकरणांच्या मागे जी काही क्रांती घडली ती अब्जांश तंत्राज्ञानामुळेच. त्यालाच ‘अब्जांश इलेट्रोनिकी’ असेही म्हणता येईल. ही क्रांती आजमितीलाही अजून सुरूच आहे.
वेगवेगळे मापदंड उदा., तापमान, हवेचा वेग, गंध, दृष्टी इत्यादींची कशी जाणीव होते तसे ‘संवेदक’ (Sensor) आज बनविता येऊ लागले आहेत. त्यांचा उपयोग मोटारगाडी, आगगाडी, विमान, दळणवळण, उपग्रह, कारखाने इत्यादी ठिकाणी होत आहेत. त्यामुळे माणसाचे जीवन अतिशय सुखमय झाले आहे. हे संवेदक आज वेगवेगळ्या क्षेत्रांत वापरले जातात. हे तंत्रज्ञान मुखत्वे अब्जांश नलिका (nanotube), ग्राफिन इत्यादींमुळे शक्य झाले आहे. ‘मायक्रो-इलेक्ट्रो-मेकॅनिकल-सिस्टिम’ म्हणजेच ‘मेम्स’ (MEMS) ही संकल्पना १९८० च्या दरम्यान रुजू झाली. त्यामध्ये विद्युत्, यांत्रिक आणि इलेक्ट्रॉनिकी प्रयुक्त्या काही मायक्रोमीटरमध्ये एकाच चीपवर बसविता येऊ लागल्या. त्यांचा उपयोग मोटारगाडी संवेदक व संरक्षक, सैनिकी उपकरणे, उपग्रह, सागरसामग्री इत्यादींमध्ये केला जातो.
गॉगल हा डोळ्याच्या सुरक्षिततेसाठी नेहमीच वापरला जातो. परंतु, अमेरिकेतील प्रसिद्ध गुगल कंपनीने संगणक गॉगलची निर्मिती केली आहे. या गॉगलच्या काचांवर संगणक प्रणालीचे संदेश दिसतील आणि त्याप्रमाणे माणूस वागू किंवा त्याला संदेश देवू शकतो. नेहमीचे काम करतानाही तो वापरता येऊ शकतो. तो गॉगल म्हणचे जणू काही चालता बोलता संगणकच होय.
आज संगणक हा एका नवीन पेन रूपातही येत आहे. लेसर किरणांद्वारे त्यातील माहिती चित्र स्वरूपात बघता येऊ शकते. तसेच या संगणकाला खरोखरचा की-बोर्डच्या ऐवजी आभासी की-बोर्ड असतो. त्याला स्पर्श करून संगणकाला संदेश देता येतात. याच्या छोट्या आकारामुळे तो खिशाला लावून कोठेही घेऊन जाता येतो. खरोखर ही अब्जांश तंत्रज्ञानाची झेप पुढे काय स्वरूप घेईल हे आजच सांगता येणे कठीण आहे.
पहा : नैसर्गिक अब्जांश यंत्रे.
संदर्भ :
- http://web.stanford.edu/dept/HPS/TimLenoir/SiliconValley99/Transistor/RiordanHoddeson_ Inventtransistor.pdf
- http://www.ideafinder.com/history/inventions/transistor.htm
- गोडबोले, अच्युत; डॉ. ठाकूरदेसाई, माधवी, नॅनोदय, पुणे, नोव्हेंबर २०११.
समीक्षक – वसंत वाघ
