Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra

Outros artigos da serie:

O crisol da guerra preparou o escenario para a chegada do transistor. De 1939 a 1945, os coñecementos técnicos no campo dos semicondutores ampliaron enormemente. E había unha razón sinxela para iso: o radar. A tecnoloxía máis importante da guerra, como exemplos: detección de ataques aéreos, busca de submarinos, dirección de ataques aéreos nocturnos a obxectivos, sistemas de defensa aérea e canóns navais. Os enxeñeiros incluso aprenderon a colocar pequenos radares en proxectís de artillería para que exploten mentres voan preto do obxectivo. fusibles de radio. Porén, a fonte desta poderosa nova tecnoloxía militar estaba nun campo máis pacífico: o estudo da atmosfera superior con fins científicos.

Radar

En 1901, a Marconi Wireless Telegraph Company transmitiu con éxito unha mensaxe sen fíos a través do Atlántico, desde Cornualles ata Terranova. Este feito levou a ciencia moderna á confusión. Se as transmisións de radio viaxan en liña recta (como deberían), tal transmisión debería ser imposible. Non hai unha liña de visión directa entre Inglaterra e Canadá que non atravese a Terra, polo que a mensaxe de Marconi tivo que voar ao espazo. O enxeñeiro estadounidense Arthur Kennealy e o físico británico Oliver Heaviside propuxeron simultánea e independentemente que a explicación deste fenómeno debe estar asociada cunha capa de gas ionizado situada na parte superior da atmosfera, capaz de reflectir ondas de radio de volta á Terra (o propio Marconi cría que as ondas de radio segue a curvatura da superficie terrestre, con todo, os físicos non o apoiaron).

Na década de 1920, os científicos desenvolveran novos equipos que permitían probar primeiro a existencia da ionosfera e logo estudar a súa estrutura. Usaron tubos de baleiro para xerar pulsos de radio de onda curta, antenas direccionais para envialos á atmosfera e gravar os ecos e dispositivos de feixe de electróns para demostrar os resultados. Canto maior sexa o atraso de retorno do eco, máis afastada debe estar a ionosfera. Esta tecnoloxía chamouse sondeo atmosférico e proporcionou a infraestrutura técnica básica para o desenvolvemento do radar (o termo "radar", de RAdio Detection And Ranging, non apareceu ata a década de 1940 na Mariña dos Estados Unidos).

Foi só cuestión de tempo antes de que as persoas cos coñecementos, recursos e motivación adecuados se dese conta do potencial das aplicacións terrestres deste tipo de equipos (polo tanto, a historia do radar é o contrario á historia do telescopio, que se destinaba primeiro ao uso terrestre) . E a probabilidade de tal coñecemento aumentou a medida que a radio se estendeu cada vez máis polo planeta e máis persoas notaron interferencias procedentes de barcos, avións e outros grandes obxectos próximos. O coñecemento das tecnoloxías de son da alta atmosfera estendeuse durante o segundo Ano Polar Internacional (1932-1933), cando os científicos elaboraron un mapa da ionosfera a partir de diferentes estacións árticas. Pouco despois, equipos de Gran Bretaña, Estados Unidos, Alemaña, Italia, URSS e outros países desenvolveron os seus sistemas de radar máis sinxelos.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Robert Watson-Watt co seu radar de 1935

Entón aconteceu a guerra, e a importancia dos radares para os países -e os recursos para desenvolvelos- aumentou drasticamente. Nos Estados Unidos, estes recursos reuníronse arredor dunha nova organización fundada en 1940 no MIT, coñecida como Laboratorio Rad (Chamábase así especificamente para enganar aos espías estranxeiros e crear a impresión de que a radioactividade estaba sendo estudada no laboratorio; naquela época poucas persoas crían nas bombas atómicas). O proxecto Rad Lab, que non chegou a ser tan famoso como o Proxecto Manhattan, reclutou entre as súas filas a físicos igualmente destacados e talentosos de todos os Estados Unidos. Cinco dos primeiros empregados do laboratorio (incluíndo Luís Álvarez и Isidoro Isaac Rabi) recibiu posteriormente premios Nobel. Ata o final da guerra, uns 500 doutores en ciencias, científicos e enxeñeiros traballaban no laboratorio, e un total de 4000 persoas traballaban. Medio millón de dólares —comparable a todo o orzamento de ENIAC— gastáronse só na serie de laboratorios de radiación, un rexistro de vinte e sete volumes de todo o coñecemento obtido do laboratorio durante a guerra (aínda que o gasto do goberno dos Estados Unidos en tecnoloxía de radar non foi limitado). ao orzamento de Rad Lab; durante a guerra o goberno comprou radares por valor de tres mil millóns de dólares).

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Edificio 20 do MIT, onde estaba o laboratorio de radares

Unha das principais áreas de investigación do Rad Lab foi o radar de alta frecuencia. Os primeiros radares usaban lonxitudes de onda medidas en metros. Pero os feixes de frecuencia máis alta con lonxitudes de onda medidas en centímetros (microondas) permitían antenas máis compactas e estaban menos espallados a longas distancias, o que prometía maiores vantaxes en alcance e precisión. Os radares de microondas poderían caber no morro dun avión e detectar obxectos do tamaño do periscopio dun submarino.

O primeiro en resolver este problema foi un equipo de físicos británicos da Universidade de Birmingham. En 1940 desenvolveron "magnetrón resonante", que funcionaba como un "asubío" electromagnético, convertendo un pulso aleatorio de electricidade nun feixe de microondas potente e sintonizado con precisión. Este transmisor de microondas era mil veces máis potente que o seu competidor máis próximo; abriu o camiño para prácticos transmisores de radar de alta frecuencia. Porén, necesitaba un acompañante, un receptor capaz de detectar altas frecuencias. E neste punto volvemos á historia dos semicondutores.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Sección transversal de magnetrón

A segunda chegada do bigote do gato

Resultou que os tubos de baleiro non eran nada axeitados para recibir sinais de radar de microondas. A brecha entre o cátodo quente e o ánodo frío crea unha capacitancia, o que fai que o circuíto se negue a funcionar a altas frecuencias. A mellor tecnoloxía dispoñible para radares de alta frecuencia era a antiga "bigote de gato"- un pequeno anaco de fío presionado contra un cristal semicondutor. Varias persoas descubriron isto de forma independente, pero o máis parecido á nosa historia é o que pasou en Nova Jersey.

En 1938, Bell Labs contratou coa Mariña para desenvolver un radar de control de lume no rango de 40 cm, moito máis curto, e polo tanto maior en frecuencia, que os radares existentes na era do magnetrón pre-resonante. O principal traballo de investigación foi para unha división de laboratorios en Holmdel, ao sur de Staten Island. Os investigadores non tardaron moito en descubrir o que necesitarían para un receptor de alta frecuencia, e pronto o enxeñeiro George Southworth estaba a percorrer as tendas de radio de Manhattan en busca de vellos detectores de bigotes de gato. Como era de esperar, funcionou moito mellor que o detector de lámpadas, pero era inestable. Entón, Southworth buscou un electroquímico chamado Russell Ohl e pediulle que tentase mellorar a uniformidade da resposta dun detector de cristal dun só punto.

Ol era unha persoa bastante peculiar, que consideraba que o desenvolvemento da tecnoloxía era o seu destino e falaba de insights periódicos con visións de futuro. Por exemplo, afirmou que alá polo ano 1939 sabía da futura invención dun amplificador de silicio, pero que o destino estaba destinado a que outra persoa o inventase. Despois de estudar ducias de opcións, decidiuse polo silicio como a mellor substancia para os receptores de Southworth. O problema era a capacidade de controlar o contido do material para controlar as súas propiedades eléctricas. Naquela época, os lingotes de silicio industriais estaban moi estendidos; usábanse nas siderurxias, pero nesta produción a ninguén lle molestaba, por exemplo, o contido do 1% de fósforo no silicio. Reclutando a axuda dun par de metalúrxicos, Ol púxose a obter espazos en branco moito máis limpos do que antes era posible.

Mentres traballaban, descubriron que algúns dos seus cristais rectificaban a corrente nunha dirección, mentres que outros rectificaban a corrente na outra. Chamáronlles "tipo n" e "tipo p". Unha análise posterior mostrou que os diferentes tipos de impurezas eran responsables destes tipos. O silicio está na cuarta columna da táboa periódica, o que significa que ten catro electróns na súa capa exterior. Nun branco de silicio puro, cada un destes electróns combinaríase cun veciño. As impurezas da terceira columna, digamos o boro, que ten un electrón menos, crearon un "burato", espazo adicional para o movemento actual no cristal. O resultado foi un semicondutor tipo p (cun ​​exceso de cargas positivas). Os elementos da quinta columna, como o fósforo, proporcionaron electróns libres adicionais para transportar corrente e obtívose un semicondutor de tipo n.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Estrutura cristalina do silicio

Toda esta investigación foi moi interesante, pero en 1940 Southworth e Ohl non estaban máis preto de crear un prototipo funcional dun radar de alta frecuencia. Ao mesmo tempo, o goberno británico esixiu resultados prácticos inmediatos debido á inminente ameaza da Luftwaffe, que xa creara detectores de microondas listos para a produción que traballaban en conxunto con transmisores de magnetrón.

Porén, o balance dos avances tecnolóxicos decantarase pronto cara á beira occidental do Atlántico. Churchill decidiu revelar todos os segredos técnicos de Gran Bretaña aos estadounidenses antes de que entrase na guerra (xa que asumiu que isto sucedería de todos os xeitos). Cría que pagaba a pena correr o risco de fuga de información, xa que entón todas as capacidades industriais dos Estados Unidos serían lanzadas para resolver problemas como as armas atómicas e os radares. Misión Británica de Ciencia e Tecnoloxía (máis coñecida como A misión de Tizard) chegou a Washington en setembro de 1940 e trouxo na súa equipaxe un agasallo en forma de milagres tecnolóxicos.

O descubrimento do incrible poder do magnetrón resonante e a eficacia dos detectores de cristais británicos para recibir o seu sinal revitalizaron a investigación estadounidense sobre semicondutores como base do radar de alta frecuencia. Había moito traballo por facer, sobre todo en ciencia de materiais. Para satisfacer a demanda, os cristais semicondutores "tiñan que ser producidos por millóns, moito máis do que era posible antes. Era necesario mellorar a rectificación, reducir a sensibilidade ao choque e a queimadura e minimizar a variación entre os diferentes lotes de cristais.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Rectificador de contacto de punto de silicona

O Rad Lab abriu novos departamentos de investigación para estudar as propiedades dos cristais semicondutores e como se poden modificar para maximizar as valiosas propiedades do receptor. Os materiais máis prometedores eran o silicio e o xermanio, polo que o Rad Lab decidiu facer o caso e lanzou programas paralelos para estudar ambos: o silicio na Universidade de Pensilvania e o xermanio en Purdue. Xigantes da industria como Bell, Westinghouse, Du Pont e Sylvania comezaron os seus propios programas de investigación de semicondutores e comezaron a desenvolver novas instalacións de fabricación de detectores de cristais.

A través de esforzos conxuntos, a pureza dos cristais de silicio e xermanio pasou do 99% ao principio ao 99,999%, é dicir, a unha partícula de impureza por cada 100 átomos. No proceso, un cadro de científicos e enxeñeiros coñeceu de preto as propiedades abstractas do xermanio e do silicio e aplicou tecnoloxías para controlalos: fusión, crecemento de cristais, engadindo as impurezas necesarias (como o boro, que aumenta a condutividade).

E entón rematou a guerra. A demanda de radar desapareceu, pero os coñecementos e habilidades adquiridos durante a guerra mantivéronse e non se esqueceu o soño dun amplificador de estado sólido. Agora a carreira era crear tal amplificador. E polo menos tres equipos estaban en boa posición para gañar este premio.

West Lafayette

O primeiro foi un grupo da Universidade de Purdue dirixido por un físico de orixe austríaca chamado Carl Lark-Horowitz. El só sacou da escuridade o departamento de física da universidade a través do seu talento e influencia e influíu na decisión do Rad Lab de confiar ao seu laboratorio a investigación do xermanio.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Carl Lark-Horowitz en 1947, no centro, sostendo unha pipa

A principios da década de 1940, o silicio era considerado o mellor material para rectificadores de radar, pero o material xusto debaixo del na táboa periódica tamén parecía digno de máis estudo. O xermanio tiña unha vantaxe práctica debido ao seu menor punto de fusión, o que facilitaba o traballo: uns 940 graos, fronte aos 1400 graos do silicio (case o mesmo que o aceiro). Debido ao alto punto de fusión, era extremadamente difícil facer un branco que non se filtrase no silicio fundido, contaminándoo.

Polo tanto, Lark-Horowitz e os seus colegas pasaron toda a guerra estudando as propiedades químicas, eléctricas e físicas do xermanio. O obstáculo máis importante era a “tensión inversa”: os rectificadores de xermanio, a moi baixa tensión, deixaban de rectificar a corrente e permitían que fluíse en sentido contrario. O pulso de corrente inversa queimou os compoñentes restantes do radar. Un dos estudantes de posgrao de Lark-Horowitz, Seymour Benzer, estudou este problema durante máis dun ano e, finalmente, desenvolveu un aditivo a base de estaño que detivo os pulsos inversos a voltaxes de ata centos de voltios. Pouco despois, Western Electric, a división de fabricación de Bell Labs, comezou a emitir rectificadores Benzer para uso militar.

O estudo do xermanio en Purdue continuou despois da guerra. En xuño de 1947, Benzer, que xa era profesor, informou dunha anomalía inusual: nalgúns experimentos apareceron oscilacións de alta frecuencia en cristais de xermanio. E o seu colega Ralph Bray continuou estudando a "resistencia volumétrica" ​​nun proxecto iniciado durante a guerra. A resistencia de volume describiu como flúe a electricidade no cristal de xermanio no punto de contacto do rectificador. Bray descubriu que os pulsos de alta tensión reducían significativamente a resistencia do xermanio de tipo n a estas correntes. Sen sabelo, presenciou o chamado. portadores de carga "minoritarios". Nos semicondutores de tipo n, o exceso de carga negativa serve como portador de carga maioritario, pero os "buratos" positivos tamén poden transportar corrente e, neste caso, os pulsos de alta tensión crearon buratos na estrutura de xermanio, facendo que aparezan portadores de carga minoritarios. .

Bray e Benzer achegáronse de forma tentadora ao amplificador de xermanio sen darse conta. Benzer capturou a Walter Brattain, un científico de Bell Labs, nunha conferencia en xaneiro de 1948 para discutir con el o arrastre volumétrico. Suxeriu que Brattain coloque outro punto de contacto xunto ao primeiro que puidese conducir a corrente e entón poderían comprender o que estaba a suceder baixo a superficie. Brattain aceptou en silencio esta proposta e marchou. Como veremos, sabía moi ben o que tal experimento podía revelar.

Oney-sous-Bois

O grupo Purdue tiña tanto a tecnoloxía como a base teórica para dar o salto cara ao transistor. Pero só puideron tropezar con el por accidente. Interesábanse nas propiedades físicas do material, e non na procura dun novo tipo de dispositivo. En Aunes-sous-Bois (Francia) reinaba unha situación moi diferente, onde dous antigos investigadores de radares de Alemaña, Heinrich Welker e Herbert Mathare, dirixiron un equipo cuxo obxectivo era crear dispositivos semicondutores industriais.

Welker primeiro estudou e despois ensinou física na Universidade de Múnic, dirixida polo famoso teórico Arnold Sommerfeld. Desde 1940, deixou un camiño puramente teórico e comezou a traballar nun radar para a Luftwaffe. Mathare (de orixe belga) creceu en Aquisgrán, onde estudou física. En 1939 uniuse ao departamento de investigación do xigante alemán de radio Telefunken. Durante a guerra, trasladou o seu traballo desde Berlín ao leste ata a abadía de Silesia para evitar ataques aéreos aliados, e despois volveu ao oeste para evitar o avance do Exército Vermello, caendo finalmente en mans do exército estadounidense.

Do mesmo xeito que os seus rivais da Coalición Anti-Hitler, os alemáns sabían a principios dos anos 1940 que os detectores de cristais eran receptores ideais para os radares e que o silicio e o xermanio eran os materiais máis prometedores para a súa creación. Mathare e Welker intentaron durante a guerra mellorar o uso eficiente destes materiais nos rectificadores. Despois da guerra, ambos foron sometidos a interrogatorios periódicos sobre o seu traballo militar, e finalmente recibiron unha invitación dun oficial de intelixencia francés a París en 1946.

Compagnie des Freins & Signaux ("empresa de freos e sinais"), unha división francesa de Westinghouse, recibiu un contrato da autoridade telefónica francesa para crear rectificadores de estado sólido e buscou a axuda de científicos alemáns. Tal alianza de inimigos recentes pode parecer estraña, pero este acordo resultou bastante favorable para ambos os bandos. Os franceses, derrotados en 1940, non tiñan capacidade para adquirir coñecementos no campo dos semicondutores, e necesitaban desesperadamente as habilidades dos alemáns. Os alemáns non podían desenvolver ningún campo de alta tecnoloxía nun país ocupado e devastado pola guerra, polo que aproveitaron a oportunidade de seguir traballando.

Welker e Mathare estableceron a súa sede nunha casa de dous pisos no suburbio parisino de Aunes-sous-Bois e, coa axuda dun equipo de técnicos, lanzaron con éxito rectificadores de xermanio a finais de 1947. Despois pasaron a ser máis serios. premios: Welker volveu ao seu interese polos supercondutores e Mathare polos amplificadores.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Herbert Mathare en 1950

Durante a guerra, Mathare experimentou con rectificadores de contacto de dous puntos -"duodeodos"- nun intento de reducir o ruído dos circuítos. Retomou os seus experimentos e pronto descubriu que o bigote dun segundo gato, situado a 1/100 millonésima parte dun metro do primeiro, ás veces podía modular a corrente que circulaba polo primeiro bigote. Creou un amplificador de estado sólido, aínda que un pouco inútil. Para conseguir un rendemento máis fiable, recorreu a Welker, que tiña unha ampla experiencia traballando con cristais de xermanio durante a guerra. O equipo de Welker creceu mostras máis grandes e puras de cristais de xermanio e, a medida que melloraba a calidade do material, os amplificadores de contacto de punto Mathare fixéronse fiables en xuño de 1948.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Imaxe de raios X dun "transistrón" baseado no circuíto Mathare, que ten dous puntos de contacto co xermanio

Mathare mesmo tiña un modelo teórico do que estaba a suceder: cría que o segundo contacto facía buratos no xermanio, acelerando o paso da corrente polo primeiro contacto, fornecendo portadores de carga minoritarios. Welker non estaba de acordo con el, e cría que o que estaba a suceder dependía dalgún tipo de efecto de campo. Non obstante, antes de poder elaborar o dispositivo ou a teoría, souberon que un grupo de estadounidenses desenvolvera exactamente o mesmo concepto -un amplificador de xermanio con dous puntos de contacto- seis meses antes.

Murray Hill

Ao final da guerra, Mervyn Kelly reformou o grupo de investigación de semicondutores de Bell Labs dirixido por Bill Shockley. O proxecto creceu, recibiu máis financiamento e trasladouse do seu laboratorio orixinal en Manhattan a un campus en expansión en Murray Hill, Nova Jersey.

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Campus de Murray Hill, ca. 1960

Para volver familiarizarse cos semicondutores avanzados (despois do seu tempo na investigación de operacións durante a guerra), Shockley visitou o laboratorio Holmdel de Russell Ohl na primavera de 1945. Ohl pasou os anos de guerra traballando no silicio e non perdeu tempo. Mostroulle a Shockley un amplificador tosco da súa propia construción, ao que el chamou "desister". Colleu un rectificador de contacto de punto de silicio e enviou corrente da batería a través del. Ao parecer, a calor da batería reduciu a resistencia a través do punto de contacto e converteu o rectificador nun amplificador capaz de transmitir sinais de radio entrantes a un circuíto o suficientemente potente como para alimentar un altofalante.

O efecto foi groso e pouco fiable, inadecuado para a comercialización. Non obstante, foi suficiente para confirmar a opinión de Shockley de que era posible crear un amplificador de semicondutores, e que este debería ser unha prioridade para a investigación no campo da electrónica de estado sólido. Tamén foi esta reunión co equipo de Ola o que convenceu a Shockley de que primeiro se deberían estudar o silicio e o xermanio. Exhibían propiedades eléctricas atractivas, e os compañeiros metalúrxicos de Ohl, Jack Skaff e Henry Theurer, conseguiran un éxito sorprendente cultivando, purificando e dopando estes cristais durante a guerra, superando todas as tecnoloxías dispoñibles para outros materiais semicondutores. O grupo de Shockley non ía perder máis tempo en amplificadores de óxido de cobre de antes da guerra.

Coa axuda de Kelly, Shockley comezou a montar un novo equipo. Entre os principais xogadores figuraban Walter Brattain, quen axudou a Shockley co seu primeiro intento de amplificar de estado sólido (en 1940) e John Bardeen, un novo físico e novo empregado de Bell Labs. Bardeen probablemente tiña o coñecemento máis extenso de física do estado sólido de calquera membro do equipo; a súa disertación describiu os niveis de enerxía dos electróns na estrutura do sodio metálico. Tamén foi outro protexido de John Hasbrouck Van Vleck, como Atanasov e Brattain.

E como Atanasov, as disertacións de Bardeen e Shockley requirían cálculos extremadamente complexos. Tiveron que utilizar a teoría mecánica cuántica dos semicondutores, definida por Alan Wilson, para calcular a estrutura enerxética dos materiais utilizando a calculadora de escritorio de Monroe. Ao axudar a crear o transistor, de feito, contribuíron a salvar futuros estudantes de posgrao deste traballo.

A primeira aproximación de Shockley a un amplificador de estado sólido baseouse no que máis tarde se chamou "efecto de campo". Suspendeu unha placa metálica sobre un semicondutor tipo n (cun ​​exceso de cargas negativas). A aplicación dunha carga positiva á placa atraeu o exceso de electróns á superficie do cristal, creando un río de cargas negativas polo cal a corrente eléctrica podería fluír facilmente. O sinal amplificado (representado polo nivel de carga na oblea) podería deste xeito modular o circuíto principal (pasando pola superficie do semicondutor). A eficacia deste esquema foille suxerida polos seus coñecementos teóricos da física. Pero, a pesar de moitos experimentos e experimentos, o esquema nunca funcionou.

En marzo de 1946, Bardeen creara unha teoría ben desenvolvida que explicaba a razón diso: a superficie dun semicondutor a nivel cuántico compórtase de forma diferente ao seu interior. As cargas negativas atraídas á superficie quedan atrapadas en "estados de superficie" e impiden que o campo eléctrico penetre na placa no material. O resto do equipo considerou convincente esta análise e lanzou un novo programa de investigación en tres vías:

  1. Demostrar a existencia de estados superficiais.
  2. Estudar as súas propiedades.
  3. Descubra como derrotalos e facelo funcionar transistor de efecto de campo.

Despois de ano e medio de investigación e experimentación, o 17 de novembro de 1947, Brattain fixo un gran avance. Descubriu que se colocaba un líquido cheo de ións, como auga, entre unha oblea e un semicondutor, un campo eléctrico da oblea empurraría os ións cara ao semicondutor, onde neutralizarían as cargas atrapadas nos estados de superficie. Agora podería controlar o comportamento eléctrico dunha peza de silicio cambiando a carga da oblea. Este éxito deulle a Bardeen unha idea para un novo enfoque para crear un amplificador: rodear o punto de contacto do rectificador con auga de electrólito e, a continuación, usar un segundo fío na auga para controlar as condicións da superficie e controlar así o nivel de condutividade do principal. contacto. Así que Bardeen e Brattain chegaron á meta.

A idea de Bardeen funcionou, pero a amplificación era débil e operaba a frecuencias moi baixas inaccesibles para o oído humano, polo que era inútil como amplificador de teléfono ou radio. Bardeen suxeriu cambiar ao xermanio resistente á tensión inversa producido en Purdue, crendo que se acumularían menos cargas na súa superficie. De súpeto recibiron un poderoso incremento, pero en sentido contrario ao esperado. Descubriron o efecto portador minoritario: en lugar dos electróns esperados, a corrente que circulaba polo xermanio era amplificada por buracos procedentes do electrólito. A corrente no fío do electrólito creou unha capa de tipo p (unha rexión de exceso de cargas positivas) na superficie do xermanio de tipo n.

Experimentos posteriores demostraron que non se necesitaba ningún electrólito: simplemente colocando dous puntos de contacto preto da superficie do xermanio, era posible modular a corrente dun deles á corrente do outro. Para achegalos o máis posible, Brattain envolveu un anaco de folla de ouro arredor dun anaco triangular de plástico e despois cortou coidadosamente a folla ao final. Despois, mediante un resorte, presionou o triángulo contra o xermanio, polo que os dous bordes do corte tocaron a súa superficie a unha distancia de 0,05 mm. Isto deu ao prototipo de transistor de Bell Labs o seu aspecto distintivo:

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Prototipo de transistor Brattain e Bardeen

Como o dispositivo de Mathare e Welker, era, en principio, un clásico "bigote de gato", só con dous puntos de contacto en lugar dun. O 16 de decembro produciu un aumento significativo da potencia e da tensión, e unha frecuencia de 1000 Hz no rango audible. Unha semana despois, tras pequenas melloras, Bardeen e Brattain aumentaran a tensión en 100 veces e a potencia en 40 veces, e demostraron aos directores de Bell que o seu dispositivo podía producir un discurso audible. John Pierce, outro membro do equipo de desenvolvemento de estado sólido, acuñou o termo "transistor" despois do nome do rectificador de óxido de cobre de Bell, o varistor.

Durante os próximos seis meses, o laboratorio mantivo en segredo a nova creación. A dirección quería asegurarse de que tiñan unha vantaxe sobre a comercialización do transistor antes de que ninguén se puxese nas súas mans. Estaba programada unha rolda de prensa para o 30 de xuño de 1948, xusto a tempo de esnaquizar os soños de inmortalidade de Welker e Mathare. Mentres tanto, o grupo de investigación de semicondutores colapsou silenciosamente. Despois de escoitar sobre os logros de Bardeen e Brattain, o seu xefe, Bill Shockley, comezou a traballar para tomarse todo o mérito. E aínda que só xogou un papel de observación, Shockley recibiu a mesma publicidade, se non máis, na presentación pública, como se ve nesta foto publicada del no medio da acción, xusto ao carón dun banco de laboratorio:

Historia do transistor, parte 2: do crisol da guerra
Foto publicitaria de 1948 - Bardeen, Shockley e Brattain

Con todo, a igual fama non foi suficiente para Shockley. E antes de que ninguén fóra de Bell Labs soubese sobre o transistor, estaba ocupado reinventándoo por conta propia. E esta foi só a primeira de moitas reinvencións deste tipo.

Que máis ler

  • Robert Buderi, A invención que cambiou o mundo (1996)
  • Michael Riordan, "How Europe Missed the Transistor", IEEE Spectrum (1 de novembro de 2005)
  • Michael Riordan e Lillian Hoddeson, Crystal Fire (1997)
  • Armand Van Dormael, "O transistor 'francés'", www.cdvandt.org/VanDormael.pdf (1994)

Fonte: www.habr.com

Engadir un comentario