Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra

Altres articles de la sèrie:

El gresol de la guerra va preparar l'escenari per a l'adveniment del transistor. Del 1939 al 1945, els coneixements tècnics en el camp dels semiconductors es van expandir enormement. I hi havia una raó senzilla per a això: el radar. La tecnologia més important de la guerra, exemples de les quals inclouen: detectar atacs aeris, buscar submarins, dirigir atacs aeris nocturns a objectius, apuntar sistemes de defensa aèria i canons navals. Els enginyers fins i tot han après com calçar petits radars als obusos d'artilleria perquè explotin mentre volen a prop de l'objectiu. fusibles de ràdio. No obstant això, la font d'aquesta nova tecnologia militar poderosa es trobava en un camp més pacífic: l'estudi de l'atmosfera superior amb finalitats científiques.

Radar

El 1901, la Marconi Wireless Telegraph Company va transmetre amb èxit un missatge sense fil a través de l'Atlàntic, des de Cornualla fins a Terranova. Aquest fet ha portat la ciència moderna a la confusió. Si les transmissions de ràdio viatgen en línia recta (com haurien de ser), aquesta transmissió hauria de ser impossible. No hi ha cap línia de visió directa entre Anglaterra i Canadà que no travessi la Terra, per la qual cosa el missatge de Marconi va haver de volar a l'espai. L'enginyer nord-americà Arthur Kennealy i el físic britànic Oliver Heaviside van proposar de manera simultània i independent que l'explicació d'aquest fenomen s'ha d'associar amb una capa de gas ionitzat situada a l'atmosfera superior, capaç de reflectir ones de ràdio cap a la Terra (el mateix Marconi creia que les ones de ràdio segueix la curvatura de la superfície de la Terra, però, els físics no ho van donar suport).

A la dècada de 1920, els científics havien desenvolupat nous equips que van permetre demostrar primer l'existència de la ionosfera i després estudiar-ne l'estructura. Van utilitzar tubs de buit per generar polsos de ràdio d'ona curta, antenes direccionals per enviar-los a l'atmosfera i gravar els ecos, i dispositius de feix d'electrons per demostrar els resultats. Com més llarg sigui el retard de retorn de l'eco, més lluny ha d'estar la ionosfera. Aquesta tecnologia es va anomenar sondeig atmosfèric i va proporcionar la infraestructura tècnica bàsica per al desenvolupament del radar (el terme "radar", de RAdio Detection And Ranging, no va aparèixer fins als anys 1940 a la Marina dels EUA).

Va ser només qüestió de temps que les persones amb els coneixements, els recursos i la motivació adequats s'adonessin del potencial d'aplicacions terrestres d'aquest equipament (per tant, la història del radar és el contrari de la història del telescopi, que es va destinar per primera vegada a l'ús terrestre) . I la probabilitat d'aquesta visió va augmentar a mesura que la ràdio es va estendre cada cop més pel planeta i més gent va notar interferències procedents de vaixells, avions i altres objectes grans propers. El coneixement de les tecnologies de sondeig de l'atmosfera superior es va estendre durant el segon Any Polar Internacional (1932-1933), quan els científics van compilar un mapa de la ionosfera des de diferents estacions àrtiques. Poc després, equips de Gran Bretanya, EUA, Alemanya, Itàlia, URSS i altres països van desenvolupar els seus sistemes de radar més senzills.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Robert Watson-Watt amb el seu radar de 1935

Aleshores va passar la guerra, i la importància dels radars per als països —i els recursos per desenvolupar-los— va augmentar de manera espectacular. Als Estats Units, aquests recursos es van reunir al voltant d'una nova organització fundada el 1940 al MIT, coneguda com Laboratori de radar (va rebre aquest nom específicament per enganyar els espies estrangers i crear la impressió que la radioactivitat s'estava estudiant al laboratori; en aquell moment poca gent creia en les bombes atòmiques). El projecte Rad Lab, que no es va fer tan famós com el Projecte Manhattan, no obstant això, va reclutar físics igualment destacats i talentosos d'arreu dels Estats Units a les seves files. Cinc dels primers empleats del laboratori (inclosos Luis Álvarez и Isidore Isaac Rabi) va rebre posteriorment els premis Nobel. Al final de la guerra, uns 500 doctors en ciències, científics i enginyers treballaven al laboratori, i un total de 4000 persones treballaven. Mig milió de dòlars —comparable a tot el pressupost de l'ENIAC— es van gastar només en la sèrie de laboratoris de radiació, un registre de vint-i-set volums de tot el coneixement obtingut del laboratori durant la guerra (tot i que la despesa del govern dels EUA en tecnologia de radar no es va limitar). al pressupost del Rad Lab; durant la guerra el govern va comprar radars per valor de tres mil milions de dòlars).

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Edifici 20 del MIT, on es trobava el Rad Lab

Una de les principals àrees d'investigació del Rad Lab va ser el radar d'alta freqüència. Els primers radars utilitzaven longituds d'ona mesurades en metres. Però els feixos de freqüència més alta amb longituds d'ona mesurades en centímetres (microones) permetien antenes més compactes i estaven menys dispersos a llargues distàncies, prometent avantatges més grans en abast i precisió. Els radars de microones podrien cabre al nas d'un avió i detectar objectes de la mida del periscopi d'un submarí.

El primer a resoldre aquest problema va ser un equip de físics britànics de la Universitat de Birmingham. El 1940 van desenvolupar "magnetró ressonant", que funcionava com un "xiulet" electromagnètic, convertint un pols aleatori d'electricitat en un feix de microones potent i ajustat amb precisió. Aquest transmissor de microones era mil vegades més potent que el seu competidor més proper; va obrir el camí per a pràctics transmissors de radar d'alta freqüència. Tanmateix, necessitava un acompanyant, un receptor capaç de detectar altes freqüències. I en aquest punt tornem a la història dels semiconductors.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Secció transversal del magnetró

La segona arribada del bigoti del gat

Va resultar que els tubs de buit no eren gens adequats per rebre senyals de radar de microones. La bretxa entre el càtode calent i l'ànode fred crea una capacitat, la qual cosa fa que el circuit es negui a funcionar a altes freqüències. La millor tecnologia disponible per als radars d'alta freqüència era l'antiquat "bigotis de gat"- un petit tros de cable pressionat contra un cristall semiconductor. Diverses persones ho han descobert de manera independent, però el més semblant a la nostra història és el que va passar a Nova Jersey.

El 1938, Bell Labs va contractar amb l'Armada per desenvolupar un radar de control de foc en el rang de 40 cm, molt més curt i, per tant, de freqüència més alta, que els radars existents a l'era del magnetró pre-ressonant. El treball principal de recerca va anar a una divisió de laboratoris a Holmdel, al sud de Staten Island. Els investigadors no van trigar gaire a esbrinar què necessitarien per a un receptor d'alta freqüència, i aviat l'enginyer George Southworth va buscar a les botigues de ràdio de Manhattan detectors antics de bigotis de gat. Com era d'esperar, va funcionar molt millor que el detector de llum, però era inestable. Així que Southworth va buscar un electroquímic anomenat Russell Ohl i li va demanar que intentés millorar la uniformitat de la resposta d'un detector de cristall d'un sol punt.

Ol era una persona força peculiar, que considerava el desenvolupament de la tecnologia com el seu destí, i parlava d'informació periòdica amb visions de futur. Per exemple, va afirmar que l'any 1939 sabia de la futura invenció d'un amplificador de silici, però que el destí estava destinat a que una altra persona l'inventés. Després d'estudiar desenes d'opcions, es va decidir pel silici com la millor substància per als receptors de Southworth. El problema era la capacitat de controlar el contingut del material per controlar les seves propietats elèctriques. En aquella època, els lingots de silici industrials estaven molt estesos; s'utilitzaven a les fàbriques d'acer, però en aquesta producció ningú no es va molestar, per exemple, pel contingut d'1% de fòsfor en silici. Amb l'ajuda d'un parell de metal·lúrgics, Ol es va proposar obtenir espais en blanc molt més nets del que abans havia estat possible.

Mentre treballaven, van descobrir que alguns dels seus cristalls rectificaven el corrent en una direcció, mentre que altres rectificaven el corrent en l'altra. Els van anomenar "tipus n" i "tipus p". Una anàlisi posterior va demostrar que diferents tipus d'impureses eren responsables d'aquests tipus. El silici es troba a la quarta columna de la taula periòdica, és a dir, té quatre electrons a la seva capa exterior. En un blanc de silici pur, cadascun d'aquests electrons es combinaria amb un veí. Les impureses de la tercera columna, per exemple el bor, que té un electró menys, van crear un "forat", un espai addicional per al moviment actual al cristall. El resultat va ser un semiconductor de tipus p (amb un excés de càrregues positives). Els elements de la cinquena columna, com el fòsfor, van proporcionar electrons lliures addicionals per transportar el corrent, i es va obtenir un semiconductor de tipus n.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Estructura cristal·lina de silici

Tota aquesta investigació va ser molt interessant, però el 1940 Southworth i Ohl no estaven més a prop de crear un prototip de treball d'un radar d'alta freqüència. Al mateix temps, el govern britànic va exigir resultats pràctics immediats a causa de l'amenaça imminent de la Luftwaffe, que ja havia creat detectors de microones preparats per a la producció que treballaven en conjunt amb transmissors de magnetrons.

No obstant això, el balanç dels avenços tecnològics aviat s'inclinarà cap al costat occidental de l'Atlàntic. Churchill va decidir revelar tots els secrets tècnics de Gran Bretanya als nord-americans abans d'entrar a la guerra (ja que va suposar que això passaria de totes maneres). Creia que pagava la pena el risc de filtració d'informació, ja que llavors totes les capacitats industrials dels Estats Units es dedicarien a resoldre problemes com les armes atòmiques i els radars. Missió britànica de ciència i tecnologia (més coneguda com a La missió de Tizard) va arribar a Washington el setembre de 1940 i va portar a l'equipatge un regal en forma de miracles tecnològics.

El descobriment de l'increïble poder del magnetró ressonant i l'eficàcia dels detectors de cristall britànics a l'hora de rebre el seu senyal van revitalitzar la investigació nord-americana sobre semiconductors com a base del radar d'alta freqüència. Hi havia molta feina per fer, sobretot en ciència de materials. Per satisfer la demanda, els cristalls semiconductors "s'havien de produir per milions, molt més del que era possible abans. Va ser necessari millorar la rectificació, reduir la sensibilitat als cops i la cremada, i minimitzar la variació entre diferents lots de cristalls".

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Rectificador de contacte puntual de silici

El Rad Lab ha obert nous departaments de recerca per estudiar les propietats dels cristalls semiconductors i com es poden modificar per maximitzar les valuoses propietats del receptor. Els materials més prometedors eren el silici i el germani, de manera que el Rad Lab va decidir jugar amb seguretat i va llançar programes paral·lels per estudiar tots dos: silici a la Universitat de Pennsilvània i germani a Purdue. Gegants de la indústria com Bell, Westinghouse, Du Pont i Sylvania van començar els seus propis programes de recerca de semiconductors i van començar a desenvolupar noves instal·lacions de fabricació per a detectors de cristall.

Mitjançant esforços conjunts, la puresa dels cristalls de silici i germani es va augmentar del 99% al principi al 99,999%, és a dir, a una partícula d'impuresa per cada 100 àtoms. En el procés, un grup de científics i enginyers es va familiaritzar de prop amb les propietats abstractes del germani i el silici i van aplicar tecnologies per controlar-los: fusió, creixement de cristalls, afegint les impureses necessàries (com el bor, que augmentava la conductivitat).

I aleshores va acabar la guerra. La demanda de radar va desaparèixer, però els coneixements i habilitats adquirits durant la guerra es van mantenir, i el somni d'un amplificador d'estat sòlid no es va oblidar. Ara la carrera era crear un amplificador així. I almenys tres equips estaven en una bona posició per guanyar aquest premi.

West Lafayette

El primer va ser un grup de la Universitat de Purdue dirigit per un físic d'origen austríac anomenat Carl Lark-Horowitz. Ell sol va treure el departament de física de la universitat de l'obscuritat gràcies al seu talent i influència i va influir en la decisió del Rad Lab de confiar al seu laboratori la investigació del germani.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Carl Lark-Horowitz el 1947, al centre, sostenint una pipa

A principis de la dècada de 1940, el silici es considerava el millor material per als rectificadors de radar, però el material que hi havia just a sota de la taula periòdica també semblava digne d'estudiar més. El germani tenia un avantatge pràctic pel seu punt de fusió més baix, que facilitava el treball: uns 940 graus, enfront dels 1400 graus del silici (gairebé el mateix que l'acer). A causa de l'alt punt de fusió, era extremadament difícil fer un blanc que no es filtraria al silici fos, contaminant-lo.

Per tant, Lark-Horowitz i els seus col·legues van passar tota la guerra estudiant les propietats químiques, elèctriques i físiques del germani. L'obstacle més important era el "tensió inversa": els rectificadors de germani, a molt baixa tensió, deixaven de rectificar el corrent i permetien que fluïssin en sentit contrari. El pols de corrent inversa va cremar els components restants del radar. Un dels estudiants graduats de Lark-Horowitz, Seymour Benzer, va estudiar aquest problema durant més d'un any i finalment va desenvolupar un additiu a base d'estany que aturava els polsos inversos a tensions de fins a centenars de volts. Poc després, Western Electric, la divisió de fabricació de Bell Labs, va començar a emetre rectificadors Benzer per a ús militar.

L'estudi del germani a Purdue va continuar després de la guerra. El juny de 1947, Benzer, que ja era professor, va informar d'una anomalia inusual: en alguns experiments, van aparèixer oscil·lacions d'alta freqüència en els cristalls de germani. I el seu col·lega Ralph Bray va continuar estudiant la "resistència volumètrica" ​​en un projecte iniciat durant la guerra. La resistència de volum va descriure com flueix l'electricitat al cristall de germani al punt de contacte del rectificador. Bray va trobar que els polsos d'alta tensió reduïen significativament la resistència del germani de tipus n a aquests corrents. Sense saber-ho, va presenciar l'anomenada. portadors de càrrega "minoritàries". En els semiconductors de tipus n, l'excés de càrrega negativa serveix com a portador de càrrega majoritari, però els "forats" positius també poden transportar corrent i, en aquest cas, els polsos d'alta tensió van crear forats a l'estructura de germani, fent que apareguin portadors de càrrega minoritaris. .

Bray i Benzer es van acostar de manera tentadora a l'amplificador de germani sense adonar-se'n. Benzer va atrapar Walter Brattain, un científic de Bell Labs, en una conferència el gener de 1948 per discutir amb ell l'arrossegament volumètric. Va suggerir que Brattain col·loqui un altre punt de contacte al costat del primer que podria conduir el corrent, i després podrien entendre què passava sota la superfície. Brattain va acceptar en silenci aquesta proposta i va marxar. Com veurem, sabia massa bé què podia revelar un experiment així.

Oney-sous-Bois

El grup Purdue tenia tant la tecnologia com la base teòrica per fer el salt cap al transistor. Però només podrien haver-hi ensopegat per casualitat. Estaven interessats en les propietats físiques del material, i no en la recerca d'un nou tipus de dispositiu. Una situació molt diferent es va imposar a Aunes-sous-Bois (França), on dos antics investigadors de radar d'Alemanya, Heinrich Welker i Herbert Mathare, van dirigir un equip que tenia com a objectiu crear dispositius industrials de semiconductors.

Welker primer va estudiar i després va ensenyar física a la Universitat de Munic, dirigida pel famós teòric Arnold Sommerfeld. Des de 1940, va deixar un camí purament teòric i va començar a treballar en un radar per a la Luftwaffe. Mathare (d'origen belga) va créixer a Aquisgrà, on va estudiar física. Es va incorporar al departament d'investigació del gegant de la ràdio alemany Telefunken el 1939. Durant la guerra, va traslladar la seva feina de Berlín a l'est a l'abadia de Silèsia per evitar els atacs aeris aliats, i després va tornar a l'oest per evitar l'avanç de l'Exèrcit Roig, i finalment va caure en mans de l'exèrcit nord-americà.

Igual que els seus rivals de la Coalició Anti-Hitler, els alemanys sabien a principis dels anys quaranta que els detectors de cristalls eren receptors ideals per al radar i que el silici i el germani eren els materials més prometedors per a la seva creació. Mathare i Welker van intentar durant la guerra millorar l'ús eficient d'aquests materials en els rectificadors. Després de la guerra, tots dos van ser sotmesos a interrogatoris periòdics sobre la seva tasca militar i, finalment, van rebre una invitació d'un oficial d'intel·ligència francès a París el 1940.

La Compagnie des Freins & Signaux ("empresa de frens i senyals"), una divisió francesa de Westinghouse, va rebre un contracte de l'autoritat telefònica francesa per crear rectificadors d'estat sòlid i va buscar científics alemanys per ajudar-los. Aquesta aliança d'enemics recents pot semblar estranya, però aquest acord va resultar força favorable per a ambdues parts. Els francesos, derrotats l'any 1940, no tenien capacitat per adquirir coneixements en el camp dels semiconductors, i necessitaven desesperadament les habilitats dels alemanys. Els alemanys no podien desenvolupar cap camp d'alta tecnologia en un país ocupat i devastat per la guerra, així que van aprofitar l'oportunitat de continuar treballant.

Welker i Mathare van establir la seu en una casa de dos pisos al suburbi parisenc d'Aunes-sous-Bois i, amb l'ajuda d'un equip de tècnics, van llançar amb èxit rectificadors de germani a finals de 1947. Aleshores es van dirigir a més seriosos. premis: Welker va tornar al seu interès pels superconductors, i Mathare pels amplificadors.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Herbert Mathare el 1950

Durant la guerra, Mathare va experimentar amb rectificadors de contacte de dos punts - "duodeodes" - en un intent de reduir el soroll del circuit. Va reprendre els seus experiments i aviat va descobrir que el bigoti d'un segon gat, situat a 1/100 milions de metre del primer, de vegades podia modular el corrent que circulava pel primer bigoti. Va crear un amplificador d'estat sòlid, tot i que bastant inútil. Per aconseguir un rendiment més fiable, va recórrer a Welker, que havia adquirit una àmplia experiència treballant amb cristalls de germani durant la guerra. L'equip de Welker va créixer mostres més grans i pures de cristalls de germani i, a mesura que millorava la qualitat del material, els amplificadors de punt de contacte Mathare es van fer fiables el juny de 1948.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Imatge de raigs X d'un "transistró" basat en el circuit Mathare, que té dos punts de contacte amb el germani

Mathare fins i tot tenia un model teòric del que estava passant: creia que el segon contacte feia forats al germani, accelerant el pas del corrent a través del primer contacte, subministrant portadors de càrrega minoritaris. Welker no estava d'acord amb ell i creia que el que estava passant depenia d'algun tipus d'efecte de camp. Tanmateix, abans que poguessin elaborar el dispositiu o la teoria, van saber que un grup d'americans havia desenvolupat exactament el mateix concepte: un amplificador de germani amb dos contactes puntuals, sis mesos abans.

Murray Hill

Al final de la guerra, Mervyn Kelly va reformar el grup de recerca de semiconductors de Bell Labs dirigit per Bill Shockley. El projecte va créixer, va rebre més finançament i es va traslladar del seu laboratori original a Manhattan a un campus en expansió a Murray Hill, Nova Jersey.

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Campus de Murray Hill, ca. 1960

Per tornar a familiaritzar-se amb els semiconductors avançats (després del seu temps en la investigació operativa durant la guerra), Shockley va visitar el laboratori Holmdel de Russell Ohl a la primavera de 1945. Ohl va passar els anys de guerra treballant amb silici i no va perdre el temps. Va mostrar a Shockley un amplificador cru de la seva pròpia construcció, que va anomenar "desister". Va agafar un rectificador de contacte puntual de silici i va enviar corrent de la bateria a través d'ell. Aparentment, la calor de la bateria va reduir la resistència a través del punt de contacte i va convertir el rectificador en un amplificador capaç de transmetre senyals de ràdio entrants a un circuit prou potent com per alimentar un altaveu.

L'efecte va ser cru i poc fiable, inadequat per a la comercialització. No obstant això, n'hi havia prou per confirmar l'opinió de Shockley que era possible crear un amplificador semiconductor, i que s'hauria de convertir en una prioritat per a la investigació en el camp de l'electrònica d'estat sòlid. També va ser aquesta reunió amb l'equip d'Ola la que va convèncer Shockley que primer s'havien d'estudiar el silici i el germani. Exhibeixen propietats elèctriques atractives, i els companys metal·lúrgics d'Ohl, Jack Skaff i Henry Theurer, havien aconseguit un èxit sorprenent en el creixement, la purificació i el dopat d'aquests cristalls durant la guerra, superant totes les tecnologies disponibles per a altres materials semiconductors. El grup de Shockley no anava a perdre més temps amb amplificadors d'òxid de coure d'abans de la guerra.

Amb l'ajuda de Kelly, Shockley va començar a muntar un nou equip. Els jugadors clau van incloure Walter Brattain, que va ajudar a Shockley amb el seu primer intent d'un amplificador d'estat sòlid (el 1940), i John Bardeen, un jove físic i nou empleat de Bell Labs. Bardeen probablement tenia el coneixement més ampli de la física de l'estat sòlid de qualsevol membre de l'equip: la seva dissertació descrivia els nivells d'energia dels electrons a l'estructura del sodi metàl·lic. També va ser un altre protegit de John Hasbrouck Van Vleck, com Atanasov i Brattain.

I com Atanasov, les tesis de Bardeen i Shockley requerien càlculs extremadament complexos. Van haver d'utilitzar la teoria mecànica quàntica dels semiconductors, definida per Alan Wilson, per calcular l'estructura energètica dels materials mitjançant la calculadora d'escriptori de Monroe. En ajudar a crear el transistor, de fet, van contribuir a salvar futurs estudiants de postgrau d'aquest treball.

El primer enfocament de Shockley a un amplificador d'estat sòlid es va basar en el que més tard es va anomenar "efecte de camp". Va suspendre una placa metàl·lica sobre un semiconductor de tipus n (amb un excés de càrregues negatives). L'aplicació d'una càrrega positiva a la placa va treure l'excés d'electrons a la superfície del cristall, creant un riu de càrregues negatives a través del qual el corrent elèctric podria fluir fàcilment. El senyal amplificat (representat pel nivell de càrrega a l'hòstia) podria modular d'aquesta manera el circuit principal (que passa per la superfície del semiconductor). L'eficiència d'aquest esquema li va ser suggerida pels seus coneixements teòrics de la física. Però, malgrat molts experiments i experiments, l'esquema mai va funcionar.

El març de 1946, Bardeen havia creat una teoria ben desenvolupada que explicava el motiu d'això: la superfície d'un semiconductor a nivell quàntic es comporta de manera diferent al seu interior. Les càrregues negatives extretes a la superfície queden atrapades en "estats superficials" i impedeixen que el camp elèctric penetri a la placa al material. La resta de l'equip va trobar aquesta anàlisi convincent i va llançar un nou programa de recerca en tres vies:

  1. Demostrar l'existència d'estats superficials.
  2. Estudiar les seves propietats.
  3. Descobriu com derrotar-los i fer-ho funcionar transistor d'efecte de camp.

Després d'un any i mig d'investigació i experimentació, el 17 de novembre de 1947, Brattain va fer un gran avenç. Va descobrir que si col·locava un líquid ple d'ions, com l'aigua, entre una hòstia i un semiconductor, un camp elèctric de l'hòstia empenyaria els ions cap al semiconductor, on neutralitzarien les càrregues atrapades en estats superficials. Ara podria controlar el comportament elèctric d'una peça de silici canviant la càrrega de l'hòstia. Aquest èxit va donar a Bardeen una idea per a un nou enfocament per crear un amplificador: envoltar el punt de contacte del rectificador amb aigua d'electròlits i després utilitzar un segon cable a l'aigua per controlar les condicions de la superfície i controlar així el nivell de conductivitat del principal. contacte. Així que Bardeen i Brattain van arribar a la meta.

La idea de Bardeen va funcionar, però l'amplificació era feble i funcionava a freqüències molt baixes inaccessibles per a l'oïda humana, de manera que era inútil com a amplificador de telèfon o ràdio. Bardeen va suggerir canviar al germani resistent a la tensió inversa produït a Purdue, creient que s'acumularia menys càrregues a la seva superfície. De sobte van rebre un augment potent, però en sentit contrari al que s'esperava. Van descobrir l'efecte portador minoritari: en lloc dels electrons esperats, el corrent que circulava pel germani es va amplificar per forats procedents de l'electròlit. El corrent al cable de l'electròlit va crear una capa de tipus p (una regió d'excés de càrregues positives) a la superfície del germani de tipus n.

Els experiments posteriors van demostrar que no es necessitava cap electròlit: simplement col·locant dos punts de contacte a prop de la superfície de germani, era possible modular el corrent d'un d'ells al corrent de l'altre. Per acostar-los el més possible, Brattain va embolicar un tros de paper d'or al voltant d'un tros de plàstic triangular i després va tallar amb cura la làmina al final. Llavors, amb una molla, va pressionar el triangle contra el germani, de manera que les dues vores del tall van tocar la seva superfície a una distància de 0,05 mm. Això va donar al prototip de transistor de Bell Labs el seu aspecte distintiu:

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Prototip de transistor Brattain i Bardeen

Com el dispositiu de Mathare i Welker, era, en principi, un clàssic "bigotis de gat", només amb dos punts de contacte en comptes d'un. El 16 de desembre, va produir un augment significatiu de potència i tensió, i una freqüència de 1000 Hz en el rang audible. Una setmana més tard, després de petites millores, Bardeen i Brattain havien augmentat la tensió en 100 vegades i la potència en 40 vegades, i van demostrar als directors de Bell que el seu dispositiu podia produir un discurs audible. John Pierce, un altre membre de l'equip de desenvolupament d'estat sòlid, va encunyar el terme "transistor" després del nom del rectificador d'òxid de coure de Bell, el varistor.

Durant els sis mesos següents, el laboratori va mantenir en secret la nova creació. La direcció volia assegurar-se que tinguessin un avantatge a l'hora de comercialitzar el transistor abans que ningú més s'hi posessin les mans. Es va programar una conferència de premsa per al 30 de juny de 1948, just a temps per trencar els somnis d'immortalitat de Welker i Mathare. Mentrestant, el grup de recerca de semiconductors es va col·lapsar en silenci. Després de saber sobre els èxits de Bardeen i Brattain, el seu cap, Bill Shockley, va començar a treballar per agafar-se tot el mèrit. I tot i que només va tenir un paper d'observació, Shockley va rebre la mateixa publicitat, si no més, a la presentació pública, com es veu en aquesta foto publicada d'ell enmig de l'acció, just al costat d'un banc de laboratori:

Història del transistor, part 2: del gresol de la guerra
Foto publicitària de 1948 - Bardeen, Shockley i Brattain

Tanmateix, la igual fama no va ser suficient per a Shockley. I abans que ningú fora de Bell Labs conegués el transistor, estava ocupat reinventant-lo pel seu compte. I aquesta va ser només la primera de moltes reinvencions d'aquest tipus.

Què més llegir

  • Robert Buderi, La invenció que va canviar el món (1996)
  • Michael Riordan, "How Europe Missed the Transistor", IEEE Spectrum (1 de novembre de 2005)
  • Michael Riordan i Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
  • Armand Van Dormael, "El transistor 'francès'", www.cdvandt.org/VanDormael.pdf (1994)

Font: www.habr.com

Afegeix comentari