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Invention et découverte de transistors

Invention et découverte de transistors


Il a fallu de nombreuses années pour que tout le travail préparatoire soit mis en place et que l'équipe soit mise en place avant que l'invention proprement dite du transistor ou la découverte du transistor puisse être faite.

L'équipe qui a inventé le transistor a bien travaillé ensemble et, malgré quelques revers initiaux, elle a fait des progrès rapides.

L'environnement que Bell Labs avait mis en place fonctionnait bien et cela a fourni la bonne atmosphère pour l'invention du transistor.

Premières tentatives d'invention du transistor

Le groupe de semi-conducteurs a commencé à travailler sur l'une des idées de Shockley. Il en avait déduit qu'il serait peut-être possible de développer une forme de triode semi-conductrice. Il a envisagé une structure de couches de silicium de type p et n. Le courant principal serait transporté dans l'une des couches et la conductance de cette couche serait contrôlée par un champ extérieur. Cela ferait varier le nombre de porteurs de charge (trous ou électrons) disponibles pour transporter le courant. Essentiellement, cette idée était le transistor à effet de champ qui est largement utilisé aujourd'hui.

Pour créer la structure pour tester cette idée, Shockley a utilisé des films minces de silicium qui avaient été fabriqués par dépôt. C'était en soi un nouveau processus qui venait tout juste d'être développé par un autre employé de Bell nommé Teal.

En utilisant la nouvelle structure, Shockley s'attendait à ce qu'il y ait un changement significatif dans la conduction lorsque le champ de contrôle a été modifié. À sa grande déception, l'effet n'a pas été observé. Les calculs et les théories ont été vérifiés et revérifiés par d'autres membres du groupe et aucune raison n'a été trouvée pour son échec.

Ce n'est qu'en mars 1946 que le problème est résolu. Bardeen a estimé que la surface du semi-conducteur piégeait les électrons qui protégeaient le canal principal des effets du champ externe. Plus tard, Shockley a déclaré que cette découverte était l'un des développements les plus significatifs dans l'ensemble du programme des semi-conducteurs.

Changement de direction

Censément battu par les électrons piégés, le groupe a changé de direction. Ils ont tourné leur attention vers les enquêtes sur les jonctions p-n biaisées inversées pour tenter de développer un nouveau type de parafoudre. La recherche a tourné autour de structures à trois couches avec une jonction polarisée vers l'avant et une jonction inversée, et les travaux ont progressé sur cette question pendant la majeure partie de 1947.

C'est vers la fin de cette année que les événements ont commencé à chercher le groupe. En novembre, une nouvelle recrue de l'équipe a proposé une idée cruciale. Revenant à leurs travaux antérieurs sur les dispositifs à effet de champ, il a suggéré que si un électrolyte était placé entre la plaque de contrôle et le canal de conduction, l'effet d'écran des électrons piégés pourrait être surmonté. Une nouvelle expérience a été mise en place et elle a réussi, ne serait-ce que dans une mesure limitée. Avec une mesure de succès derrière eux, l'équipe a trouvé un nouveau degré de motivation. Dans les jours qui ont suivi, une foule d'idées pour d'éventuels dispositifs d'amplification ont été discutées.

Invention de transistor

Début décembre, Bardeen et Brattain ont commencé à expérimenter deux jonctions de contact ponctuelles étroitement espacées comme une nouvelle idée pour l'invention du transistor. Ils ont constaté que lorsqu'ils biaisaient l'un en avant et inversaient l'autre, un petit gain était remarqué.

Bientôt, l'équipe a commencé d'autres expériences basées sur cette idée, mais au départ, elle n'a pas été en mesure d'exploiter correctement l'effet transistor. Dans une expérience, un électrolyte a même été placé autour de l'échantillon, mais à chaque nouveau test, ils se sont rapprochés de la découverte de l'effet transistor complet.

Finalement, ils ont décidé qu'il était nécessaire de placer deux jonctions de diode distantes d'environ 0,05 mm. Cela a été réalisé remarquablement facilement. Une couche d'or a été déposée sur un petit coin de perspex. Ensuite, une lame de rasoir a été utilisée pour couper une très fine fente dans l'or juste à la pointe du coin. Ensuite, la cale a été placée sur une couche de germanium sous la force produite par un petit ressort. Le collecteur et l'émetteur étaient formés par les deux contacts en or et la couche de germanium était le contact de base.

L'idée a été essayée le 16 décembre 1947 et à leur grande surprise, elle a fonctionné pour la première fois. Le premier transistor de contact ponctuel avait été fabriqué et le transistor avait été inventé.

Exactement une semaine plus tard, Shockley, Bardeen et Brattain se sont retrouvés à faire la démonstration de la nouvelle invention du transistor à la haute direction de Bell. Cela a annoncé le début de l'ère des transistors. Cependant, de nombreux développements supplémentaires étaient nécessaires avant que ces appareils puissent devenir une réalité quotidienne.


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