Historia del transistor

El desarrollo de la electrónica  y de sus múltiples aplicaciones fue posible gracias a la invención del transistor, ya que este superó ampliamente las dificultades que presentaban sus antecesores, las válvulas al vacío. En efecto, las válvulas, inventadas a principios del siglo XX, habían sido aplicadas exitosamente en telefonía como amplificadores y posteriormente popularizadas en radios y televisores. Sin embargo, presentaban inconvenientes que tornaban impracticables algunas de las aplicaciones que luego revolucionarían nuestra sociedad del conocimiento. Uno de sus mayores inconvenientes era que consumían mucha energía para funcionar. Esto provenía del hecho de que en las válvulas se calienta eléctricamente un filamento (cátodo) para que emita electrones que luego son colectados en un electrodo (ánodo), estableciéndose así una corriente eléctrica. Luego, por medio de un pequeño voltaje (frenador) aplicado entre una grilla y el cátodo se logra el efecto amplificador, controlando el valor de la corriente, de mayor intensidad, entre cátodo y ánodo. El filamento no sólo consumía mucha energía, sino que también solía quemarse, o las vibraciones lograban romperlo, por lo que las válvulas terminaban resultando poco confiables. Además, como era necesario evitar la oxidación del filamento incandescente, la válvula estaba conformada por una carcasa de vidrio, que contenía un gas inerte o vacío, haciendo que el conjunto resultara muy voluminoso.

Los transistores, desarrollados en 1947 por los físicos W. Shockley, J. Bardeen y W. Brattain, resolvieron todos estos inconvenientes y abrieron el camino que, junto con otras invenciones –como la de los circuitos integrados– potenciarían el desarrollo de los computadores. Y todo a bajos voltajes, sin necesidad de disipar energía (como era el caso del filamento), en dimensiones reducidas y sin partes móviles o incandescentes que pudieran romperse.

Fotografía del primer transistor realizado por físicos W. Shockley, J. Bardeen y W. Brattain en diciembre de 1947. Tomada de www.bellsystemmemorial.com/belllabs_transistor.html

Los transistores se basan en las propiedades de conducción eléctrica de materiales semiconductores, como el silicio o el germanio.

Los diez años posteriores a la invención del primer transistor vieron enormes adelantos en este campo:

• se inventaron distintos tipos de transistores (de punto, de juntura, de campo), basados en distintas propiedades básicas;
• se emplearon distintos materiales, inicialmente el germanio (1948) y posteriormente el silicio (1954), que domina la industria semiconductora de la actualidad;
• se logró construir una gran cantidad de transistores, otros elementos y los circuitos para acoplarlos directamente sobre una oblea de silicio, a lo que se le dio el nombre de circuito integrado (1958).

En estos primeros circuitos integrados, los transistores tenían dimensiones típicas de alrededor de 1 cm. En 1971 el microprocesador de Intel 4004 tenía unos 2000 transistores, mientras que hoy en día, un Pentium IV tiene unos 10 millones de transistores, con dimensiones típicas de alrededor de 0.00001 cm. Desde 1970, cada año y medio aproximadamente, las dimensiones de los transistores se fueron reduciendo a la mitad (ley de Moore). Si se los hace aún más pequeños dejarán de funcionar como esperamos, ya que empezarán a manifestarse las leyes de la mecánica cuántica. Para seguir progresando, deberá entonces concebirse una nueva generación de microprocesadores basados en las propiedades que la materia manifiesta en las escalas nanométricas.