Invención del transistor
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La invención del transistor (transistor de unión bipolar, para ser más precisos) es un caso prototípico de colaboración entre científicos, tecnológos y empresarios. Se incluye aquí porque su historia, poco conocida, ilustra rasgos y plantea interrogantes importantes sobre el proceso de invención de artefactos.
Introducción
El proceso de invención del transistor fue muy diferente a la invención del teléfono por Bell o del gramófono por Edison. Tuvo, desde el comienzo, orientación industrial (rasgo compartido con el del gramófono) pero careció del carácter artesanal de los otros dos. Se hizo en continua interacción entre experimentos, hipótesis y formulación matemática de comportamientos, con gran cantidad de especialistas de campos diversos (3 de los cuales obtuvieron el Premio Nobel de Física 1956 por la tarea), bajo supervisión empresaria pero con libertad de investigación. Junto el desarrollo del radar durante la Segunda Guerra Mundial, fue uno de los modelos que orientó la formación de grandes centros de investigación - desarrollo tecnológico que todavía perduran. Se constituye así en uno de los casos que merecen estudio profundo para identificar las condiciones que
Antecedentes
El primer dispositivo semiconductor usado en Electrónica fue el detector a galena. Usado desde 1904 en los primeros receptores de radio AM sencillos (por eso llamados radios a galena), se basa en el contacto entre un alambre metálico y la superficie de una pieza de galena policristalina (sulfuro de plomo o PbS), una juntura metal - semiconductor que conduce bien la electricidad en un único sentido (proceso denominado rectificación).
La propiedad de rectificación de corrientes alternas de algunos materiales cristalinos fue descubierta en 1874 por el físico alemán Karl Ferdinand Braun (1850-1918), inventor del tubo de rayos catódicos y del osciloscopio, laureado con el premio Nobel en 1909 conjuntamente con Guglielmo Marconi por el desarrollo de la radio. Aunque la aplicación práctica se produjo bastante rápido, su explicación demoró mucho más tiempo ya que requería saberes físicos entonces inexistentes sobre el comportamiento de los electrones (recién identificados en 1896) en átomos y moléculas. La correcta formulación matemática de estos saberes, la Mecánica Cuántica, recién comenzó en 1926 con la ecuación de Schrödinger.
La Mecánica Cuántica fue inicialmente aplicada al comportamiento de los electrones de átomos e iones en estado gaseoso. El mucho más complejo problema del comportamiento de los electrones en sólidos requirió varias décadas más de estudios. La explicación básica del comportamiento de los electrones en sólidos conductores, semiconductores y aisladores se desarrolló en las décadas de 1930 y 1940, aunque muchos detalles se dilucidaron posteriormente. Los físicos interesados en el desarrollo histórico de los aportes principales los encontrarán en el Capítulo14, Rectifiers and transistors, del libro de Dekker abajo citado.
Fuentes
- Dekker, A. J.; Solid State Physics; Edit. Prentice-Hall; Englewood Cliffs (New Jersey, EEUU); 1962 (6ª edición).
Desarrollo del transistor
La primera patente de un transistor, el de efecto campo o FET, fue registrada en Canadá por el físico austro-húngaro Julius Edgar Lilienfeld en 1925. El dispositivo, sobre el que Lilienfeld no publicó ningún informe científico, no parece haber sido fabricado comercialmente pero fue estudiado por los inventores del transistor de unión bipolar.
The work emerged from their war-time efforts to produce extremely pure germanium "crystal" mixer diodes, used in radar units as a frequency mixer element in microwave radar receivers. A parallel project on germanium diodes at Purdue University succeeded in producing the good-quality germanium semiconducting crystals that were used at Bell Labs. Early tube-based technology did not switch fast enough for this role, leading the Bell team to use solid state diodes instead. With this knowledge in hand they turned to the design of a triode, but found this was not at all easy. John Bardeen eventually developed a new branch of quantum mechanics known as surface physics to account for the "odd" behavior they saw, and Bardeen and Walter Brattain eventually succeeded in building a working device.
After the war, Shockley decided to attempt the building of a triode-like semiconductor device. He secured funding and lab space, and went to work on the problem with Bardeen and Brattain. Brattain started working on building such a device, and tantalizing hints of amplification continued to appear as the team worked on the problem. Sometimes the system would work but then stop working unexpectedly. In one instance a non-working system started working when placed in water.
Fuentes
- Nelson, Richard; The link between science and invention: the case of the transistor (El vínculo entre la ciencia y la invención: el caso del transistor). En The rate and direction of inventive activity: economic and social factors (El ritmo y rumbo de la inventiva: factores económicos y sociales); National Bureau of Economic Research; EEUU; ISBN 08701430402; pp. 549‑584.
- Historia del transistor en Wikipedia en inglés.