{"id":55071,"date":"2020-01-11T00:00:00","date_gmt":"2020-01-10T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/istoriya-tranzistora-probirayas-na-oshhup-v-temnote"},"modified":"2020-02-18T14:03:09","modified_gmt":"2020-02-18T11:03:09","slug":"istoriya-tranzistora-probirayas-na-oshhup-v-temnote","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/administrirovanie\/istoriya-tranzistora-probirayas-na-oshhup-v-temnote","title":{"rendered":"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p><img decoding=\"async\" alt=\"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/16ad3c6eaa7f0e32992939696172bd90.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\n<b class=\"spoiler_title\">Otros art\u00edculos de la serie:<\/b><\/p>\n<ul>\n<li>Historia del rel\u00e9\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404373\/\">M\u00e9todo de \"transmisi\u00f3n r\u00e1pida de informaci\u00f3n\", o el nacimiento del rel\u00e9<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404475\/\">Teletipo<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/370545\/\">Galvanismo<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404657\/\">Emprendedores<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404723\/\">Y aqu\u00ed est\u00e1, finalmente, el rel\u00e9<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/404889\/\">Tel\u00e9grafo hablante<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/405025\/\">Simplemente conectar<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/company\/mailru\/blog\/370471\/\">Una generaci\u00f3n olvidada de computadoras de rel\u00e9<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/405207\/\">Era electr\u00f3nica<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Historia de los computadores electr\u00f3nicos\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/408611\/\">Pr\u00f3logo<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/374043\/\">Coloso<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/408597\/\">ENIAC <\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/447916\/\">Revoluci\u00f3n electr\u00f3nica<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Historia del transistor\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448238\/\">Avanzando a ciegas en la oscuridad<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448576\/\">Del fragor de la guerra<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448576\/\"><\/a><\/noindex><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/449760\/\">Reinvenci\u00f3n m\u00faltiple<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li>Historia de Internet\n<ul>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/450168\/\">Red de soporte<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/450522\/\">Descomposici\u00f3n, parte 1<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/451606\/\">Descomposici\u00f3n, parte 2<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/452030\/\">Descubriendo la interactividad<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/453154\/\">Ampliando la interactividad<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/456200\/\">ARPANET \u2014 el nacimiento<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/457256\/\">ARPANET \u2014 paquete<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/461177\/\">ARPANET \u2014 subred<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/472582\/\">Computadora como dispositivo de comunicaci\u00f3n<\/a><\/noindex><\/li>\n<li><noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/483366\/\">Historia de Internet: interoperabilidad<\/a><\/noindex><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nEl camino hacia los interruptores de estado s\u00f3lido fue largo y complicado. Comenz\u00f3 con el descubrimiento de que ciertos materiales se comportan de manera extra\u00f1a en presencia de electricidad, no como predec\u00edan las teor\u00edas existentes en ese momento. A esto le sigui\u00f3 una historia sobre c\u00f3mo en el siglo XX la tecnolog\u00eda se convirti\u00f3 en una disciplina cada vez m\u00e1s cient\u00edfica e institucional. Aficionados, novatos y profesionales inventores, pr\u00e1cticamente sin ninguna educaci\u00f3n cient\u00edfica, hicieron contribuciones significativas al surgimiento del tel\u00e9grafo, la telefon\u00eda y la radio. Sin embargo, como veremos, casi todos los avances en la historia de la electr\u00f3nica de estado s\u00f3lido ocurrieron gracias a cient\u00edficos que estudiaron en universidades (y que generalmente pose\u00edan un doctorado en f\u00edsica), y que trabajaban en universidades o laboratorios de investigaci\u00f3n corporativos.<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nCualquier persona con acceso a un taller y habilidades b\u00e1sicas de trabajo con materiales puede construir un rel\u00e9 con alambres, metal y madera. Para crear v\u00e1lvulas electr\u00f3nicas se necesitan herramientas m\u00e1s especializadas, capaces de crear un frasco de vidrio y evacuarlos de aire. Los dispositivos de estado s\u00f3lido, por su parte, se sumergieron en una madriguera de conejo de la que el interruptor digital nunca regres\u00f3, adentr\u00e1ndose cada vez m\u00e1s en mundos comprensibles solo por la matem\u00e1tica abstracta y accesibles solo con el uso de equipos incre\u00edblemente costosos.<\/p>\n<h2>Galena<\/h2>\n<p>\nEn 1874 <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD,_%D0%9A%D0%B0%D1%80%D0%BB_%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D0%B4\">Ferdinand Braun<\/a><\/noindex>, un f\u00edsico de 24 a\u00f1os de la Escuela de Santo Tom\u00e1s en Leipzig, public\u00f3 el primero de muchos trabajos cient\u00edficos importantes en su larga carrera. El estudio 'Sobre la conducci\u00f3n de corrientes el\u00e9ctricas a trav\u00e9s de sulfuro de metales' fue aceptado en la revista Annalen de Pogendorff, una prestigiosa publicaci\u00f3n dedicada a las ciencias f\u00edsicas. A pesar del aburrido t\u00edtulo, el trabajo de Braun describ\u00eda algunos resultados experimentales sorprendentes y misteriosos.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/dba4a5648572427d3c139ff9560f92f9.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Ferdinand Braun<\/i><\/p>\n<p>Braun se sinti\u00f3 intrigado por los sulfuros, cristales minerales compuestos de combinaciones de azufre con metales, gracias a los trabajos de <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%93%D0%B8%D1%82%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%84,_%D0%98%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%BD_%D0%92%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%B3%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BC\">Johann Wilhelm Hittorf<\/a><\/noindex>. En 1833, Michael Faraday observ\u00f3 que la conductividad del sulfuro de plata aumentaba con la temperatura, lo que es completamente opuesto al comportamiento de los conductores met\u00e1licos. Gittorf elabor\u00f3 un minucioso informe cuantitativo sobre las mediciones de este efecto en la d\u00e9cada de 1850, tanto para los sulfuros de plata como de cobre. Ahora, Brown, utilizando un ingenioso equipo experimental que presionaba un conductor met\u00e1lico contra un cristal de sulfuro con un resorte, para asegurar un buen contacto, descubri\u00f3 algo a\u00fan m\u00e1s extra\u00f1o. La conductividad de los cristales depend\u00eda de la direcci\u00f3n: por ejemplo, la corriente pod\u00eda fluir bien en una direcci\u00f3n, pero al invertir la polaridad de la bater\u00eda, la corriente pod\u00eda caer repentinamente. Los cristales en una direcci\u00f3n se comportaban m\u00e1s como conductores (como los metales normales), mientras que en la otra, actuaban m\u00e1s como aislantes (como el vidrio o la goma). Esta propiedad se conoci\u00f3 como rectificaci\u00f3n, debido a la capacidad de rectificar la corriente alterna 'ondulante', convirti\u00e9ndola en corriente continua 'plana'.<\/p>\n<p>Cerca de la misma \u00e9poca, los investigadores tambi\u00e9n descubrieron otras propiedades extra\u00f1as de materiales como el selenio, que se pod\u00eda extraer de ciertos minerales de sulfuro met\u00e1lico. Bajo la luz, el selenio aumentaba su conductividad e incluso comenzaba a generar electricidad, adem\u00e1s de que se pod\u00eda usar para rectificar. \u00bfExist\u00eda alguna conexi\u00f3n con los cristales de sulfuros? Sin modelos te\u00f3ricos que pudieran explicar lo que estaba ocurriendo, reinaba la confusi\u00f3n en este campo.<\/p>\n<p>Sin embargo, la falta de teor\u00eda no deten\u00eda los intentos de aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica de los resultados. A finales de 1890, Brown se convirti\u00f3 en profesor de la Universidad de Estrasburgo, que hab\u00eda sido recientemente anexada a Francia durante <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%BA%D0%BE-%D0%BF%D1%80%D1%83%D1%81%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D0%B0\">la Guerra Franco-Prusiana<\/a><\/noindex> y renombrada como la Universidad del Kaiser Guillermo. All\u00ed se vio inmerso en el emocionante nuevo mundo de la radiotelegr\u00e1fica. Acept\u00f3 la oferta de un grupo de empresarios para colaborar en la creaci\u00f3n de un sistema de comunicaci\u00f3n inal\u00e1mbrica, basado en la transmisi\u00f3n de ondas de radio a trav\u00e9s del agua. Sin embargo, \u00e9l y sus c\u00f3mplices pronto abandonaron la idea original en favor de la transmisi\u00f3n a\u00e9rea de se\u00f1ales, que fue utilizada por Marconi y otros.<\/p>\n<p>Entre los aspectos de la radio que el grupo de Brown buscaba mejorar, se encontraba el receptor est\u00e1ndar de la \u00e9poca, <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9A%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%80\">coherer<\/a><\/noindex>. Se basaba en el hecho de que las ondas de radio hac\u00edan que las virutas de metal se agruparan, lo que permit\u00eda que la corriente de la bater\u00eda fluyera hacia el dispositivo se\u00f1alizador. Esto funcion\u00f3, pero el sistema solo respond\u00eda a se\u00f1ales relativamente fuertes, y para romper el grupo de virutas era necesario golpear constantemente el dispositivo. Braun record\u00f3 sus antiguos experimentos con cristales de sulfuro, y en 1899 recre\u00f3 su antiguo equipo experimental con un nuevo objetivo: servir como detector de se\u00f1ales inal\u00e1mbricas. Utiliz\u00f3 el efecto de rectificaci\u00f3n para convertir una diminuta corriente oscilante generada por las ondas de radio que pasaban en una corriente continua, capaz de alimentar un peque\u00f1o altavoz que emit\u00eda clics audibles para cada punto o raya. Este dispositivo se conoci\u00f3 m\u00e1s tarde como \u00ab<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B4%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80\">detector de bigote de gato<\/a><\/noindex>\u00bb debido a la apariencia del hilo que tocaba f\u00e1cilmente la parte superior del cristal. En la India brit\u00e1nica (donde hoy se encuentra Banglad\u00e9s), el cient\u00edfico e inventor Jagadish Bose construy\u00f3 un dispositivo similar, posiblemente incluso en 1894. Otros pronto comenzaron a crear detectores similares basados en silicio y carborundo (carburo de silicio).<\/p>\n<p>Sin embargo, fue el <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%93%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%82\">galenita<\/a><\/noindex>, el sulfuro de plomo, que se fund\u00eda para obtener plomo desde tiempos antiguos, el que se convirti\u00f3 en el material preferido para los detectores cristalinos. Eran f\u00e1ciles de fabricar y baratos, lo que los hizo incre\u00edblemente populares entre la primera generaci\u00f3n de radioaficionados. Adem\u00e1s, a diferencia del coherer binario (con virutas que se agrupaban o no), el rectificador cristalino pod\u00eda reproducir una se\u00f1al continua. Por lo tanto, pod\u00eda emitir transmisiones de voz y m\u00fasica audibles al o\u00eddo, y no solo el c\u00f3digo Morse con sus puntos y rayas.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/b43382b70622d1171b8d3e65e5927526.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Detector 'bigote de gato' basado en galenita. El peque\u00f1o trozo de cable a la izquierda es el bigote, y la pieza de material plateado en la parte inferior es el cristal de galenita.<\/i><\/p>\n<p>Sin embargo, como pronto establecieron los frustrados radioaficionados, encontrar el punto m\u00e1gico en la superficie del cristal que proporcionara una buena rectificaci\u00f3n pod\u00eda llevar minutos o incluso horas. Y las se\u00f1ales sin amplificaci\u00f3n eran d\u00e9biles y ten\u00edan un tinte met\u00e1lico. Para la d\u00e9cada de 1920, los receptores de v\u00e1lvulas electr\u00f3nicas con amplificadores triodos pr\u00e1cticamente hab\u00edan sacado a los detectores de cristal de uso en casi todas partes. Su \u00fanica caracter\u00edstica atractiva segu\u00eda siendo su bajo costo.<\/p>\n<p>Esta breve aparici\u00f3n en la arena de los receptores de radio parec\u00eda ser el l\u00edmite de la aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica de las extra\u00f1as propiedades el\u00e9ctricas del material descubiertas por Braun y otros.<\/p>\n<h2>\u00d3xido de cobre<\/h2>\n<p>\nLuego, en la d\u00e9cada de 1920, otro f\u00edsico llamado Lars Gr\u00f8ndal descubri\u00f3 algo extra\u00f1o utilizando su instalaci\u00f3n experimental. Gr\u00f8ndal, el primero de una serie de hombres inteligentes e inquietos en la historia del Oeste americano, era hijo de un ingeniero constructor. Su padre, que emigr\u00f3 de Noruega en 1880, trabaj\u00f3 durante varias d\u00e9cadas en los ferrocarriles de California, Oreg\u00f3n y Washington. Al principio, Gr\u00f8ndal parec\u00eda decidido a dejar atr\u00e1s el mundo ingenieril de su padre, y se traslad\u00f3 al Instituto Johns Hopkins para obtener su doctorado en f\u00edsica y seguir un camino acad\u00e9mico. Pero luego tambi\u00e9n se vio involucrado en el negocio ferroviario y ocup\u00f3 el cargo de director de investigaci\u00f3n en la empresa Union Switch and Signal, una divisi\u00f3n del gigante industrial <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/Westinghouse_Electric\">Westinghouse<\/a><\/noindex>, que suministraba equipos para la industria ferroviaria.<\/p>\n<p>En diversas fuentes se mencionan razones contradictorias que motivaron a Gr\u00f8ndal en sus investigaciones, pero sea como fuere, comenz\u00f3 a experimentar con discos de cobre, calentados por un lado para crear una capa oxidada. Al trabajar con ellos, not\u00f3 la asimetr\u00eda de la corriente: la resistencia en un sentido era tres veces mayor que en el otro. Un disco de cobre y \u00f3xido de cobre rectificaba la corriente, al igual que un cristal de sulfuro.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/5ea17aa0272848adb9fdb122b650dc19.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Esquema del rectificador de \u00f3xido de cobre<\/i><\/p>\n<p>Durante los seis a\u00f1os siguientes, Grondahl desarroll\u00f3 un rectificador comercial listo para usar basado en este fen\u00f3meno, con la ayuda de otro investigador estadounidense, Paul Geiger, y luego solicit\u00f3 una patente y anunci\u00f3 su descubrimiento en la Sociedad F\u00edsica Americana en 1926. El dispositivo se convirti\u00f3 inmediatamente en un \u00e9xito comercial. Gracias a la ausencia de filamentos fr\u00e1giles, era mucho m\u00e1s fiable que el rectificador basado en el principio de v\u00e1lvula de Fleming y era barato de producir. A diferencia de los rectificadores de cristales de Brown, funcionaba a la primera, y gracias a la mayor superficie de contacto entre el metal y el \u00f3xido, operaba en un rango m\u00e1s amplio de corrientes y voltajes. Pod\u00eda cargar bater\u00edas, detectar se\u00f1ales en diversos sistemas el\u00e9ctricos y funcionar como un shunt de seguridad en generadores potentes. Al utilizarse como fotoelemento, los discos pod\u00edan funcionar como medidores de la cantidad de luz y eran especialmente \u00fatiles en la fotograf\u00eda. Otros investigadores, aproximadamente en la misma \u00e9poca, desarrollaron rectificadores de selenio, que encontraron aplicaciones similares.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/61c76a25b892e1064316faf461bd3da1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Un paquete de rectificadores a base de \u00f3xido de cobre. El ensamblaje de varios discos aumentaba la resistencia inversa, lo que permit\u00eda usarlos con altas tensiones.<\/i><\/p>\n<p>Unos a\u00f1os m\u00e1s tarde, dos f\u00edsicos de Bell Labs, Joseph Becker y <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%82%D0%B5%D0%B9%D0%BD,_%D0%A3%D0%BE%D0%BB%D1%82%D0%B5%D1%80_%D0%A5%D0%B0%D1%83%D0%B7%D0%B5%D1%80\">Walter Brattain<\/a><\/noindex>, decidieron estudiar el principio de funcionamiento del rectificador de cobre; les interesaba saber c\u00f3mo funcionaba y c\u00f3mo podr\u00eda utilizarse en la empresa Bell System.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"La historia del transistor: avanzando a ciegas en la oscuridad\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/a670707a5c9ee86ae7b7f129fd8fdee1.jpg\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<i>Brattain en su vejez - aprox. 1950<\/i><\/p>\n<p>Brattain era originario de la misma \u00e1rea que Grondahl, del noroeste del Pac\u00edfico, donde creci\u00f3 en una granja ubicada a unos kil\u00f3metros de la frontera canadiense. En la escuela secundaria se interes\u00f3 por la f\u00edsica, mostr\u00f3 talento en esta \u00e1rea y finalmente obtuvo un doctorado en la Universidad de Minnesota a finales de los a\u00f1os 20, y comenz\u00f3 a trabajar en Bell Labs en 1929. Entre otras cosas, en la universidad estudi\u00f3 la nueva f\u00edsica te\u00f3rica que se estaba volviendo popular en Europa, conocida como mec\u00e1nica cu\u00e1ntica (su tutor fue <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%92%D0%B0%D0%BD_%D0%A4%D0%BB%D0%B5%D0%BA,_%D0%94%D0%B6%D0%BE%D0%BD_%D0%A5%D0%B0%D0%B7%D0%B1%D1%80%D1%83%D0%BA\">John Hasbrouck Van Fleck<\/a><\/noindex>, que tambi\u00e9n fue mentor de John Atanasoff).<\/p>\n<h2>Revoluci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/h2>\n<p>\nUna nueva plataforma te\u00f3rica ha ido evolucionando lentamente durante las \u00faltimas tres d\u00e9cadas y, con el tiempo, podr\u00e1 explicar todos los extra\u00f1os fen\u00f3menos que se han observado durante a\u00f1os en materiales como la galena, el selenio y el \u00f3xido de cobre. Una cohorte de f\u00edsicos, en su mayor\u00eda j\u00f3venes y principalmente de Alemania y pa\u00edses vecinos, ha provocado un giro cu\u00e1ntico en la f\u00edsica. Dondequiera que miraran, descubr\u00edan un mundo que no era suave y continuo, tal como les hab\u00edan ense\u00f1ado, sino extra\u00f1as part\u00edculas discretas.<\/p>\n<p>Todo comenz\u00f3 en los a\u00f1os 90. Max Planck, el prestigioso profesor de la Universidad de Berl\u00edn, decidi\u00f3 trabajar en un conocido problema no resuelto: \u00bfc\u00f3mo emite radiaci\u00f3n en el espectro electromagn\u00e9tico la \u00ab<noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%82%D0%BD%D0%BE_%D1%87%D1%91%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BE\">un cuerpo negro absoluto<\/a><\/noindex>\u00bb (una sustancia ideal que absorbe toda la energ\u00eda y no la refleja)? Se probaron varios modelos, ninguno de los cuales coincid\u00eda con los resultados experimentales; fallaban en uno o en otro extremo del espectro. Planck descubri\u00f3 que si se supon\u00eda que la energ\u00eda era emitida por un cuerpo en peque\u00f1os 'paquetes' de cantidad discreta, se podr\u00eda escribir una ley sencilla de relaci\u00f3n entre frecuencia y energ\u00eda, que coincid\u00eda perfectamente con los resultados emp\u00edricos.<\/p>\n<p>Poco despu\u00e9s, Einstein descubri\u00f3 que lo mismo ocurre con la absorci\u00f3n de luz (la primera pista sobre los fotones), y J.J. Thomson demostr\u00f3 que la electricidad tambi\u00e9n se transporta no como un fluido continuo o una onda, sino como part\u00edculas discretas: los electrones. Luego, Niels Bohr cre\u00f3 un modelo que explicaba c\u00f3mo los \u00e1tomos excitados emiten radiaci\u00f3n, asignando electrones a \u00f3rbitas espec\u00edficas en el \u00e1tomo, cada una de las cuales posee su propia energ\u00eda. Sin embargo, este nombre puede resultar enga\u00f1oso, ya que no se comportan en absoluto como \u00f3rbitas planetarias; en el modelo de Bohr, los electrones saltaban instant\u00e1neamente de una \u00f3rbita, o nivel de energ\u00eda, a otro, sin pasar por un estado intermedio. Y, finalmente, en la d\u00e9cada de 1920, Erwin Schr\u00f6dinger, Werner Heisenberg, Max Born y otros crearon una plataforma matem\u00e1tica generalizada conocida como mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, que incorpor\u00f3 todos los modelos cu\u00e1nticos especiales desarrollados en los veinte a\u00f1os anteriores.<\/p>\n<p>Para entonces, los f\u00edsicos ya estaban seguros de que materiales como el selenio y la galena, que demostraban propiedades fotovoltaicas y rectificadoras, pertenec\u00edan a una clase distinta de materiales que denominaron semiconductores. La clasificaci\u00f3n tom\u00f3 tanto tiempo por varias razones. En primer lugar, las categor\u00edas de \"conductores\" y \"aislantes\" eran bastante amplias. Los llamados \"conductores\" variaban enormemente en conductividad, lo mismo (en menor medida) ocurr\u00eda con los aislantes, y no era obvio a qu\u00e9 clase particular se pod\u00eda asignar un determinado conductor. Adem\u00e1s, hasta mediados del siglo XX, era imposible obtener o crear sustancias extremadamente puras, y cualquier anomal\u00eda en la conductividad de los materiales naturales siempre pod\u00eda atribuirse a la contaminaci\u00f3n.<\/p>\n<p>Ahora, los f\u00edsicos contaban tanto con herramientas matem\u00e1ticas de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica como con una nueva clase de materiales a los que pod\u00edan aplicarlas. El te\u00f3rico brit\u00e1nico <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Alan_Herries_Wilson\">Alan Wilson<\/a><\/noindex> fue el primero en reunir todo esto y construir un modelo general de semiconductores y su principio de funcionamiento en 1931.<\/p>\n<p>Al principio, Wilson sosten\u00eda que los materiales conductores se diferenciaban de los diel\u00e9ctricos por el estado de las bandas de energ\u00eda. La mec\u00e1nica cu\u00e1ntica establece que los electrones pueden existir en un n\u00famero limitado de niveles de energ\u00eda caracter\u00edsticos de las capas o los orbitales de \u00e1tomos individuales. Si estos \u00e1tomos se comprimen en la estructura de un material, es m\u00e1s apropiado imaginar bandas de energ\u00eda continuas que atraviesan el material. En los conductores, hay espacios libres en las zonas de energ\u00eda alta, y un campo el\u00e9ctrico puede mover electrones f\u00e1cilmente all\u00ed. En los aislantes, las bandas est\u00e1n llenas, y escalar hacia una banda conductora m\u00e1s alta, por la que la electricidad puede fluir m\u00e1s f\u00e1cilmente, requiere un esfuerzo considerable.<\/p>\n<p>Esto lo llev\u00f3 a la conclusi\u00f3n de que las impurezas, \u00e1tomos ajenos en la estructura del material, deben contribuir a sus propiedades semiconductoras. Pueden suministrar electrones adicionales que pasan f\u00e1cilmente a la banda de conducci\u00f3n, o huecos, la ausencia de electrones en comparaci\u00f3n con el resto del material, lo que crea espacios energ\u00e9ticos vac\u00edos por donde pueden moverse los electrones libres. La primera opci\u00f3n fue posteriormente denominada semiconductores de tipo n (o electr\u00f3nicos) por su exceso de carga negativa, y la segunda, tipo p, o huecos, por su exceso de carga positiva.<\/p>\n<p>Finalmente, Wilson sugiri\u00f3 que la rectificaci\u00f3n de la corriente en semiconductores pod\u00eda explicarse en t\u00e9rminos del <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A2%D1%83%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82\">efecto t\u00fanel<\/a><\/noindex>, el salto s\u00fabito de electrones a trav\u00e9s de una delgada barrera el\u00e9ctrica en el material. La teor\u00eda parec\u00eda plausible, pero predec\u00eda que en el rectificador la corriente deber\u00eda fluir del \u00f3xido al cobre, aunque en realidad era al contrario.<\/p>\n<p>As\u00ed, a pesar de todos los avances de Wilson, los semiconductores segu\u00edan siendo dif\u00edciles de explicar. A medida que se iba comprendiendo, los cambios microsc\u00f3picos en la estructura cristalina y la concentraci\u00f3n de impurezas influ\u00edan desproporcionadamente en su comportamiento el\u00e9ctrico macrosc\u00f3pico. A pesar de la falta de comprensi\u00f3n, ya que nadie pudo explicar las observaciones experimentales hechas por Braun 60 a\u00f1os antes, Brattain y Becker desarrollaron un proceso de producci\u00f3n efectivo de rectificadores de \u00f3xido de cobre para su empleador. Bell System r\u00e1pidamente comenz\u00f3 a reemplazar los rectificadores de tubos electr\u00f3nicos en todo el sistema por un nuevo dispositivo que sus ingenieros llamaron <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%92%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80\">varistor<\/a><\/noindex>, dado que su resistencia cambiaba seg\u00fan la direcci\u00f3n.<\/p>\n<h2>Medalla de Oro<\/h2>\n<p>\nMerwin Kelly, f\u00edsico y exjefe del departamento de l\u00e1mparas electr\u00f3nicas de Bell Labs, mostr\u00f3 un gran inter\u00e9s por este logro. Durante unas d\u00e9cadas, las l\u00e1mparas electr\u00f3nicas hab\u00edan servido invaluablemente a Bell, realizando funciones imposibles para la generaci\u00f3n anterior de componentes mec\u00e1nicos y electromec\u00e1nicos. Sin embargo, se sobrecalentaban, se recalentaban regularmente, consum\u00edan mucha energ\u00eda y eran complicadas de mantener. Kelly planeaba reconstruir el sistema de Bell utilizando componentes electr\u00f3nicos de estado s\u00f3lido m\u00e1s fiables y duraderos, como los varistores, que no requer\u00edan carcasas selladas, llenas de gas o vac\u00edas, ni filamentos incandescentes. En 1936, se convirti\u00f3 en jefe del departamento de investigaci\u00f3n en Bell Labs y comenz\u00f3 a redirigir la organizaci\u00f3n hacia un nuevo rumbo.<\/p>\n<p>Despu\u00e9s de recibir el rectificador de estado s\u00f3lido, el siguiente paso obvio era crear un amplificador de estado s\u00f3lido. Naturalmente, al igual que el amplificador de v\u00e1lvulas, este dispositivo podr\u00eda funcionar tambi\u00e9n como un interruptor digital. Esto interesaba especialmente a la empresa Bell, ya que en las centrales telef\u00f3nicas a\u00fan operaban una gran cantidad de interruptores digitales electromec\u00e1nicos. La empresa buscaba una sustituci\u00f3n m\u00e1s fiable, compacta, eficiente en energ\u00eda y fr\u00eda para las v\u00e1lvulas electr\u00f3nicas en sistemas telef\u00f3nicos, receptores de radio, radares y otros equipos anal\u00f3gicos, donde se utilizaban para amplificar se\u00f1ales d\u00e9biles a niveles audibles para el o\u00eddo humano.<\/p>\n<p>En 1936, Bell Labs finalmente levant\u00f3 la prohibici\u00f3n de contrataci\u00f3n impuesta durante <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B4%D0%B5%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F\">la Gran Depresi\u00f3n<\/a><\/noindex>. Kelly inmediatamente comenz\u00f3 a contratar expertos en mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para ayudar a lanzar su programa de investigaci\u00f3n en dispositivos de estado s\u00f3lido, entre los que se encontraba <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%A8%D0%BE%D0%BA%D0%BB%D0%B8,_%D0%A3%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D1%8F%D0%BC_%D0%91%D1%80%D1%8D%D0%B4%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%B4\">William Shockley<\/a><\/noindex>, otro oriundo de la costa oeste, de Palo Alto (California). El tema de su reciente disertaci\u00f3n en el MIT se adaptaba perfectamente a las necesidades de Kelly: \"Zonas electr\u00f3nicas en el cloruro de sodio\".<\/p>\n<p>Brattain y Becker continuaron sus investigaciones sobre el rectificador de \u00f3xido de cobre, buscando obtener un amplificador de estado s\u00f3lido mejorado. La forma m\u00e1s evidente de fabricarlo era seguir la analog\u00eda con la v\u00e1lvula electr\u00f3nica. Al igual que Lee de Forest tom\u00f3 un amplificador de v\u00e1lvula y <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/405207\/\">coloc\u00f3 la malla el\u00e9ctrica<\/a><\/noindex> entre el c\u00e1todo y el \u00e1nodo, Brattain y Becker imaginaron c\u00f3mo se podr\u00eda insertar la malla en el punto de contacto entre el cobre y el \u00f3xido de cobre, donde se supon\u00eda que ocurr\u00eda la rectificaci\u00f3n. Sin embargo, debido al peque\u00f1o grosor de la capa, consideraron que era imposible hacerlo y no tuvieron \u00e9xito en ello.<\/p>\n<p>Mientras tanto, otros desarrollos mostraron que los Laboratorios Bell no eran la \u00fanica empresa interesada en la electr\u00f3nica de estado s\u00f3lido. En 1938, Rudolf Hilf y Robert Paul publicaron los resultados de experimentos realizados en la Universidad de Gotinga sobre un amplificador de estado s\u00f3lido que funcionaba, creado mediante la inserci\u00f3n de una malla en el cristal de bromuro de potasio. Este dispositivo de laboratorio no ten\u00eda valor pr\u00e1ctico, principalmente porque funcionaba a una frecuencia no superior a 1 Hz. Sin embargo, este logro no pod\u00eda menos que alegrar a todos los interesados en la electr\u00f3nica de estado s\u00f3lido. Ese mismo a\u00f1o, Kelly asign\u00f3 a Shockley a un nuevo grupo de investigaci\u00f3n independiente de dispositivos de estado s\u00f3lido y le dio a \u00e9l y a sus colegas \u2013 Foster Nichol y Dean Wooldridge \u2013 carta blanca para explorar sus posibilidades.<\/p>\n<p>Al menos otros dos inventores lograron crear amplificadores de estado s\u00f3lido antes de la Segunda Guerra Mundial. En 1922, el f\u00edsico e inventor sovi\u00e9tico <noindex><a rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/ru.wikipedia.org\/wiki\/%D0%9B%D0%BE%D1%81%D0%B5%D0%B2,_%D0%9E%D0%BB%D0%B5%D0%B3_%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87\">Oleg Vladimirovich Losev<\/a><\/noindex> public\u00f3 los resultados de experimentos exitosos con semiconductores de zincita, pero sus trabajos pasaron desapercibidos por la comunidad occidental; en 1926, el inventor estadounidense Julius Lilienfeld solicit\u00f3 una patente para un amplificador de estado s\u00f3lido, sin embargo, no hay evidencia de que su invenci\u00f3n funcionara.<\/p>\n<p>La primera gran revelaci\u00f3n de Shockley en su nuevo cargo ocurri\u00f3 mientras le\u00eda el trabajo del f\u00edsico brit\u00e1nico Neville Mott \"Teor\u00eda de los rectificadores cristalinos\" de 1938, donde finalmente se explicaba el principio de funcionamiento del rectificador Grondahl en \u00f3xido de cobre. Mott utiliz\u00f3 las matem\u00e1ticas de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica para describir la formaci\u00f3n del campo el\u00e9ctrico en la interfaz entre el metal conductor y el \u00f3xido semiconductor, y c\u00f3mo los electrones \"saltan\" a trav\u00e9s de esta barrera el\u00e9ctrica, en lugar de hacer t\u00faneles, como propuso Wilson. La corriente fluye m\u00e1s f\u00e1cilmente del metal al semiconductor que al rev\u00e9s, ya que el metal tiene muchos m\u00e1s electrones libres.<\/p>\n<p>Esto llev\u00f3 a Shockley a una idea exactamente igual a la que Brattain y Becker hab\u00edan considerado y desechado muchos a\u00f1os antes: fabricar un amplificador de estado s\u00f3lido insertando una rejilla de \u00f3xido de cobre en el espacio entre el cobre y el \u00f3xido de cobre. Esperaba que la corriente que pasaba a trav\u00e9s de la rejilla aumentara la barrera que limitaba la corriente que iba del cobre al \u00f3xido, creando una versi\u00f3n amplificada e invertida de la se\u00f1al en la rejilla. Su primer intento burdo fracas\u00f3 por completo, as\u00ed que se dirigi\u00f3 a alguien con habilidades de laboratorio m\u00e1s refinadas y familiarizado con los rectificadores: Walter Brattain. Y, aunque no ten\u00eda dudas sobre el resultado, Brattain accedi\u00f3 a satisfacer la curiosidad de Shockley y cre\u00f3 una versi\u00f3n m\u00e1s compleja del amplificador \"de rejilla\". Tambi\u00e9n fracas\u00f3.<\/p>\n<p>Luego, la guerra intervino, dejando el nuevo programa de investigaci\u00f3n de Kelly en desorden. Kelly se puso al frente del grupo de trabajo sobre radares en los Laboratorios Bell, que operaba con el apoyo del principal centro de investigaci\u00f3n de radares de EE. UU. en el MIT. Brattain trabaj\u00f3 brevemente con \u00e9l y luego pas\u00f3 a investigar la detecci\u00f3n magn\u00e9tica de submarinos por encargo de la armada. Woolridge trabaj\u00f3 en sistemas de control de fuego, Nix en la difusi\u00f3n de gases para el proyecto Manhattan, y Shockley se pas\u00f3 a la investigaci\u00f3n operativa, inicialmente luchando contra submarinos en el Atl\u00e1ntico y luego en bombardeos estrat\u00e9gicos en el Pac\u00edfico.<\/p>\n<p>Sin embargo, a pesar de esta intervenci\u00f3n, la guerra no detuvo el desarrollo de la electr\u00f3nica de estado s\u00f3lido. Por el contrario, organiz\u00f3 una gran afluencia de recursos en este campo, lo que llev\u00f3 a una concentraci\u00f3n de investigaciones en dos materiales: germanio y silicio.<\/p>\n<h2>Qu\u00e9 leer a continuaci\u00f3n<\/h2>\n<p>\nErnest Bruan y Stuart MacDonald, Revoluci\u00f3n en Miniatura (1978)<\/p>\n<p>Friedrich Kurylo y Charles Susskind, Ferdinand Braun (1981)<\/p>\n<p>G. L. Pearson y W. H. Brattain, \u201cHistoria de la Investigaci\u00f3n en Semiconductores,\u201d Actas del IRE (diciembre de 1955).<\/p>\n<p>Michael Riordan y Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)<br \/>\n<br \/>Fuente: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/448238\/\">habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>\u0414\u0440\u0443\u0433\u0438\u0435 \u0441\u0442\u0430\u0442\u044c\u0438 \u0446\u0438\u043a\u043b\u0430: \u0418\u0441\u0442\u043e\u0440\u0438\u044f \u0440\u0435\u043b\u0435 \u041c\u0435\u0442\u043e\u0434 \u00ab\u0431\u044b\u0441\u0442\u0440\u043e\u0439 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0430\u0447\u0438 \u0441\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u0439\u00bb, \u0438\u043b\u0438 \u0417\u0430\u0440\u043e\u0436\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0440\u0435\u043b\u0435 \u0414\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u043f\u0438\u0441\u0435\u0446 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