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La historia del transistor (ART620S)

Entre las 10 invenciones más importantes del milenio, el transistor ocupa un lugar destacado. Si hoy tenemos ordenadores personales, teléfonos celulares, y muchos otros equipos electrónicos compactos y baratos es gracias a la invención de este componente. Sin embargo, pocos conocen su historia real y quien trabaja con electrónica no puede dejar de saber cómo surgió lo más importante de todos los componentes electrónicos.

Los diodos semiconductores (de estado sólido) como, por ejemplo, los rectificadores de óxido de cobre ya eran conocidos antes incluso de 1920.

Con la invención de la válvula triodo, a partir de la válvula diodo, muchos investigadores pasaron a trabajar con la posibilidad de controlar la corriente en un rectificador de estado sólido (un diodo semiconductor), a partir de algún electrodo colocado en su estructura.

Esto permitiría elaborar un dispositivo de estado sólido capaz de amplificar las cadenas de la misma forma que hace la válvula triodo. Sin embargo, a pesar de haber cierta validez en la idea, ninguno de los investigadores tuvo éxito justamente porque los materiales utilizados en la fabricación de los diodos semiconductores no eran apropiados.

Fue sólo después de la segunda guerra mundial que el germanio y el silicio pasaron a ser usados en diodos detectores de microondas para radares y que se desarrolló una teoría completa que permitía entender los estados cuánticos de los portadores de carga en estos materiales.

 

Foto del primer transistor - Observe la estructura elemental, hecha de modo bastante improvisado.
Foto del primer transistor - Observe la estructura elemental, hecha de modo bastante improvisado.

 

 

Diversos nombres de investigadores aparecieron entonces con trabajos que permitieron llevar a una estructura de materiales semiconductores capaces de realizar funciones equivalentes a las de la válvula triodo.

El primer nombre importante fue el de GEORGE CLARKE SOUTHWORTH, nacido en 1890 y muerto en 1972. Este investigador nació en una pequeña ciudad de Pennsylvania y se graduó en el Grove City College y se dirigió a la Universidad de Yale donde recibió su PhD. Bell desde su fundación en 1934 hasta retirarse.

George Southworth trabajó principalmente con guías de ondas para microondas, con énfasis para sus aplicaciones en el Radar cuando verificó que las válvulas triodo no funcionaban con frecuencias muy altas como las usadas en esta aplicación. Él entonces tuvo que apelar a los diodos de cristal consiguiendo estos componentes en las chatarra de radios antiguos de las tiendas de Manhattan.

El trabajo con diodos semiconductores en circuitos de altas frecuencias hechos por este investigador fueron importantes para el desarrollo de la tecnología que llevó al transistor. Tenemos a continuación el investigador que es considerado el "hombre olvidado" en la invención del transistor. Se trata de RUSSEL SHOEMAKER OHL que nació en 1898 y murió en 1987.

Russel Ohl fue entrenado en electroquímica y graduado en la Penn State University en 1918. En 1927 fue a trabajar en los laboratorios de Bell en Holmdel. En 1940 durante la realización de investigaciones sobre las propiedades de los cristales usados en los detectores para radar, Ohl convocó a la ayuda de químicos de Bell para preparar el silicio con alto grado de pureza.

En el proceso ellos fueron capaces de producir lingotes con regiones N y P de silicio en la misma barra. Ohl descubrió entonces el fotodetector de silicio (y la unión PN) cuando a una sección del lingote fue accidentalmente cortada en una frontera invisible entre regiones P y N. Este dispositivo fue mostrado a Brattain que admitió que la rectificación estaba siendo hecha en una superficie interna del dispositivo .

Tenemos a continuación el trabajo de KARL LARK-HOROVITZ que nació en 1892 y murió en 1958. Él era un profesor asistente de la Universidad de Viena yendo a los Estados Unidos en 1926 donde se naturalizó en 1936 convirtiéndose en profesor de física en la Universidad de Purdue . En 1942, él y su grupo comenzaron a trabajar en la extracción de cristales purificados de germanio para ser usados en detectores de microondas de radares. También empezaron a dopar el germanio con otros elementos para determinar cómo las propiedades rectificadoras eran afectadas.

En 1943 ellos consiguieron fabricar una unidad que pasó a ser fabricada en masa. Los investigadores de Purdue pasaron la información a los laboratorios de Bell sin saber que ellos también trabajaban en el mismo proyecto. Según se cree, si Bell no hubiera descubierto el transistor, en pocos meses el personal de Purdue habrían llegado al transistor por su cuenta y los inventores serían otros!

Llegamos finalmente a los que llevaron la fama empezando por WILLIAM BRADFORD SHOCKLEY (foto) que nació en 1910 y murió en 1989.

 

William Bradford Shockley (1910-1989) - Uno de los inventores del transistor
William Bradford Shockley (1910-1989) - Uno de los inventores del transistor

 

Nacido en Londres, pero criado en California, fue educado en el Cal Tech y en el MIT. Entró para el "staff" del Bell Telephone Laboratories en 1936, comenzando en 1939. Shockley comenzó su trabajo buscando un medio de convertir un rectificador de cristal en un dispositivo amplificador.

La guerra interrumpió su trabajo, pero regresó en 1945 a los laboratorios como co-líder del grupo de investigación de física del estado sólido. Este grupo incluía a los investigadores Bardeen y Brattain que junto con él inventaron el transistor de contacto de punto.

Shockley inventó el transistor de unión algunas semanas más tarde.

WALTER H. BRATTAIN, (foto) nacido en 1902 y muerto en 1987, nació en China, hijo de un profesor de una escuela de Amoy. Fue creado en un rancho en Washington habiendo recibido su graduación en el Whitman College en la Universidad de Oregon y en la Universidad de Minnesota.

 

Walter H. Brattain (1902 - 1987) - El segundo nombre del transistor.
Walter H. Brattain (1902 - 1987) - El segundo nombre del transistor.

 

En 1929 fue a trabajar en los laboratorios de Bell investigando el funcionamiento de los rectificadores cobre-óxido hasta que fue interrumpido por la guerra cuando fue convocado para ayudar en el desarrollo de detectores de silicio para aplicaciones en el Radar.

Cuando volvió al trabajo normal, pasó a integrar el grupo de Shockley y Bardeen donde junto con Bardeen inventó el transistor de contacto de punto. Brattain era un investigador práctico mientras que Bardeen era el teórico, pero trabajaban en perfecta armonía en el laboratorio.

Finalmente tenemos JOHN BARDEEN que nació en 1908 y murió en 1991 (foto)

 

John Bardeen (1908-1991) - El tercer nombre del transistor.
John Bardeen (1908-1991) - El tercer nombre del transistor.

 

Hijo del Deán de la Escuela de Medicina de la Universidad de Wiscosin recibió su PhD en física matemática en la Universidad de Princeton y fue el principal físico en el Naval Ordnance Laboratory durante la segunda guerra mundial. Después de la guerra fue a los laboratorios de Bell para trabajar en problemas teóricos de la física del estado sólido.

El punto fundamental que permitió la invención del transistor de contacto de punto ocurrió en 1948 cuando Bardeen desarrolló la teoría de los estados cuánticos superficiales de los electrones llevando la conclusión de que una capa de cargas libres existía en la superficie de los semiconductores. Bardeen dejó los laboratorios de Bell en 1951 para convertirse en profesor de ingeniería eléctrica y física en la Universidad de Illinois.

En 1956 él compartió el premio Nobel con Shockley y Brattain por la invención del transistor. También recibió el premio Nobel en 1972 por haber desarrollado junto con Cooper y Schrieffer la teoría de la Superconductividad, siendo el primero en recibir dos veces esta láurea.

 

 

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