LA SCOPERTA DEL TRANSISTOR




29 dicembre 1939 Shockley scrive sul suo quaderno di laboratorio su di un dispositivo che potesse amplificare e fosse basato sui semiconduttori

Copia di alcune pagine del quaderno di laboratorio
di Shockley datate 29 dicembre 1939

J. H. Scaff e H. C. Theurer dei laboratori Bell producono Silicio puro e drogato mediante un processo di fusione in vuoto. Distinguono il tipo di drogaggio dall’odore (se drogato n odora di fosforo). Determinano anche che gli elementi del gruppo III drogano accettore e quelli del gruppo V drogano donore. Realizzano la prima giunzione p/n

1940 Russel S. Ohl dimostra il primo fotodiodo basato su di una giunzione p/n in silicio

Marzo 1942 viene lanciato un progetto di ricerca sui semiconduttori dall’Università di Purdue e diretto da Karl Lerk-Horovitz. Questo progetto parte ex-novo ed ha come obiettivo di produrre e testare diodi a semiconduttore mediante l’intensificazione della ricerca sui semiconduttori sia dal punto di vista del materiale che dei dispositivi. Viene scelto come materiale il Germanio perchè precedenti studi ne hanno dimostrato un’alta affidabilità.


Karl Lark-Horowitz con i colleghi dell’Università di Purdue nel 1942
Da sinistra: W. Pauli, J. Schwinger, E. Condon, J. Becker.
Dietro: Lark-Horowitz, W. Hansen, D. Kerst.

Questa ricerca focalizzata sui raddrizzatori a diodo è motivata dalle loro applicazione come rivelatori per radar. I principali risultati di tale sforzo di ricerca furono:
1) studio delle proprietà fondamentali del Germanio (banda proibita, drogaggio, mobilità, proprietà ottiche, etc.)
2) brevetto su di un raddrizzatore per tensioni inverse molto alte (>100V)
3) scoperta di una serie di risultati anomali sulle proprietà dei contatti di superficie per le caratteristiche di rettificazione dei diodi

Il progetto termina nel 1946.

1945 fine della guerra. Riparte il progetto sui semiconduttori dei laboratori Bell e viene nominato direttore del progetto William Shockley. Fanno parte di questo gruppo John Bardeen e Walter Brattain. Il gruppo parte a lavorare sull’idea di triodo a stato solido di Shockley

Triodo a stato solido proposto da Shockley

19 marzo 1946 Bardeen propone che in un semiconduttore gli stati di superficie sono diversi dagli stati di volume. Alla superficie esiste una barriera dovuta all’intrappolamento delle cariche in questi stati. Si forma una giunzione p/n.

Bardeen suggerisce di usare invece del Si il Ge perchè all’Università di Purdue sono stati ottenuti ottimi diodi con il Ge.

16 dicembre 1947 Invenzione del Transistor

Bardeen propone a Brattain di sperimentare il seguente circuito basato sul triodo a stato solido di Shockley, nella speranza di riuscire ad iniettare efficacemente lacune attaverso il contatto d’oro quando questo è polarizzato negativamente rispetto al contatto a punta.

Nell’esperimento Brattain inavvertitamente rompe il contatto d’oro con la punta metallica ed in questo modo rompe l’isolamento dello strato d’ossido. Continua lo stesso l’esperimento.

Sorprendentemente Brattain osserva una grossa corrente quando il contatto a punta viene polarizzato negativamente rispetto al contatto d’oro. Bardeen, presente all’esperimento, spiega l’osservazione immediatamente ipotizzando che in questo modo si ha un eccesso di cariche positive che vengono iniettate nello strato di inversione e quindi realizzano un’amplificazione in tensione.

I due ricercatori hanno inventato il transistor a contatto a punta.
La scoperta è anche il risultato di un errore sperimentale di Brattain!


Pagine dal quaderno di laboratorio di Brattain con data 24 dicembre 1947 dove viene riportata la dimostrazione dell’amplificazione attraverso il transistor



Foto del primo transistor e del brevetto di Brattain e Bardeen. Il cuneo era un isolante coperto con un foglio metallico aperto alle estremità per formare due contatti. Il filo che assomiglia ad un fermaglio è una molla che forza il cuneo contro il semiconduttore.

Giugno 1948 Annuncio pubblico della scoperta e dimostrazione di una radio a transistor


La prima radio a transistor utilizzata per dimostrare il funzionamento del transistor come amplificatore a stato solido.

1949 Shockley propone il transistor bipolare a giunzione

Ottobre 1951 Western Electric inizia la produzione dei primi transistor commerciali che trovano applicazioni non nella radio ma come amplificatori per auricolari per sordi.

1954 Texas Instrument produce la prima radio basata su transistor....è un disastro commerciale perchè troppo costosa.

1956 Bardeen, Brattain e Shockley ricevono il premio Nobel per la scoperta del Transistor.


W. Shockley, W. Brattain and J. Bardeen nel 1947

John Bardeen è stata l’unica persona ad aver ricevuto due premi Nobel in Fisica. Il primo nel 1956 per l’invezione del transistor ed il secondo nel 1972 per la teoria della superconduttività (Teoria BCS).



John Bardeen (1902-1991)