Welsh Journals

Dyfeisiadau Electroneg o Grisialau Cywrain ROBIN HUGHES WILLIAMS (Prifysgol Newydd Ulster, Coleraine) Yn yr erthygl hon carwn sôn am rai agweddau o faes enfawr ffiseg soledau ac am rai o'r dyfeisiadau electroneg cymharol ddiweddar sydd eisoes, ac a fydd yn y dyfodol, yn effeithio i raddau helaeth iawn ar ein ffordd o fyw ac ar natur y gymdeithas y trigwn ynddi. Yn y pum mlynedd ar hugain diwethaf mae meysydd fel cyfathrebu, cyfrifydd- iaeth, rheolaeth, electroneg traul, ac agweddau o feddygaeth, er enghraifft, wedi eu trawsnewid yn gyfangwbl gyda'r datblygiadau chwyldroadol yn ein gallu i fedru addasu soledau i bwrpasau arbennig. Heb y dechnoleg newydd hon mae'n eithaf sicr na fyddai dyn wedi glanio ar y lleuad ac na fyddai ein deall o'r bydysawd, y gofod neu ein planed ni ein hunain yn agos mor eang. Ni fyddem yn derbyn yn ein cartrefi luniau teledu o ddigwydd- iadau ar gyfandiroedd pellaf y byd eiliadau wedi iddynt ddigwydd. Yn wir, ysgwn i beth fyddai barn David Edward Hughes o'r Bala, darganfyddwr y meicroffôn ac un o arloeswyr radio pe gwelai y newid a fu yn y maes mewn can mlynedd, a phe gwelai effaith y dyfeisiadau electroneg a thrydanol ar ein cymdeithas. Er fod soledau fel seleniwm ac ocsid copr yn cael eu defnyddio gan wyddonwyr ac arbrofwyr (yn cynnwys Hughes) yn y ganrif ddiwethaf yr ymchwil am gyfarpar mwy syml a chyfleus na'r triod thermionig mewn cylchedau electroneg a arwein- iodd at ddarganfyddiad y transistor yn 1948 ac a roddodd symbyliad i'r tyfiant cyflym ym maes ffiseg soledau. Pan lwyddodd Bardeen, Brattain a Shockley i ymhelaethu foltedd gyda chyfrwng crisial bychan o germaniwm yn ffodus 'roedd y wybodaeth o hanfodion ffiseg soledau, ac yn arbennig ffiseg gogludwyr yn weddol gyflawn, yn dilyn damcaniaethau a seiliwyd bymtheg neu ugain mlynedd ynghynt. Oherwydd hyn, 'roedd yn bosibl datblygu'r transistor, a nifer eraill o ddyfeis- iadau cyffelyb, yn weddol gyflym wedi 1948. Golygodd y datblygiad gydweithio clos cydrhwng gwyddonwyr o gefndiroedd tra gwahanol, ffiseg- wyr, cemegwyr, metelegwyr a pheirianwyr elec- troneg ac mae'r cydweithio hyn yn un o nodweddion y maes hyd heddiw. Fel enghraifft o hyn gwelwn yn Ffig. 1 grisial bychan o indiwm phosphid a ddefnyddir mewn osgiladur microdon. Gwnaethpwyd y fath grisial gyda chywreinrwydd a phurdeb arbennig gan gemegwyr. Y ffisegwr a fu'n archwilio sut a phaham y gall y crisial yma gyn- hyrchu tonnau micro, a sut i gael yr effeithiolrwydd gorau allan ohono. Defnyddir y fath grisial gan beirianwyr electroneg mewn llu o gylchedau fel rhybudd lladrad, trap radar i reoli cyflymder, neu i arwain llongau olew i borthladd. Cyn y gellir amgyffred y modd y mae soledau yn medru mwyhau foltedd, fel yn y transistor, neu lewyrchu golau fel yn y Iaser, mae'n rhaid yn gyntaf ddeall rhyw gymaint o elfennau soledau a chrisialau. Mae'r ffisegwr â diddordeb yn y rhesymau paham fod metelau fel copr a rhwystredd trydanol oddeutu 1020 o weithiau yn llai na rhwystredd cwarts neu mica. Paham fod rhai soledau yn cario gwres yn rhwydd ond nid eraill ? Paham fod soledau fel alwminiwm yn plygu yn rhwydd ond nid felly haearn bwrw? Beth sydd yn gyfrifol am liwiau godidog fel y rhudden goch neu'r saffir glas? Mae'r atebion i'r cwestiynau yma yn bur gyflawn erbyn hyn ond yn yr erthygl hon nid oes amser i ymdrin yn syml ond â rhai agweddau ar y problemau hyn. Yn arbennig fe gymerwn olwg ar ffiseg gogludwyr ac ynyswyr, ac ar ddyfeisiadau fel y transistor a'r cylchedau cyfun sy'n awr yn cael eu defnyddio ymhob agwedd ymron o'r maes electroneg. Fe wyddom fel y mae'r cylchedau micro a dyfeisiadau cyffelyb wedi dylan- wadu ar ein ffordd o fyw yn yr ugain mlynedd diwethaf ond mae'r datblygiadau presennol ym myd 'microprocessors', celloedd solar ac electroneg optig, er enghraifft, yn awgrymu y bydd cymaint, os nad mwy, o newid yn yr ugain mlynedd nesaf. Felly, yn yr erthygl hon fe soniwn yn fyr am rai datblygiadau yn y meysydd hyn.