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Transistor de contacto de germanio tipo "A" original de Bell Telephone Laboratories (inventores del transistor). Tiene agujeros a ambos lados de la cápsula que permitían ajustar los alambres de contacto. Es el primer diseño de cápsula que se utilizó para los transistores, a mediados de los años 50.

Allá por 1945 la máxima limitación de los componentes de las computadoras eran la causa de su lenta velocidad de procesamiento.

Los relés electro-mecánicos, la pobre disipación de calor de los amplificadores basados en tubos de vacío, motivaron a Mervin Kelly, por ese entonces Director de Investigación de los Laboratorios Bell, a conformar un grupo de investigadores que pudiesen concebir unos semi-conductores.

El grupo fue conformado en 1946 por varios investigadores, entre los que destacaron John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley quienes en 1948 inventaron el primer Transistor, sin presagiar que estaban a punto de lograr uno de los mayores descubrimientos de la era de la computación.

En 1947, estos 3 científicos de la Bell, perteneciente a AT&T en New Jersey empezaron a experimentar con un tipo de semiconductor llamado "germanio", un elemento blanco grisáceo, que poseía un un lustre brillante metálico y una estructura cristalina, con un molde de la estructura de un diamante.

Fueron John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley quienes conociendo las propiedades del silicón hallado en las piedras de cuarzo, finalmente concibieron el Transistor. Sus componentes originales fueron muy simples. Cada uno de ellos estaba soldado encima de una tabla de circuitos que servía para conectar a otros componentes individuales.

Un transistor contiene un material semi-conductor que puede cambiar su estado eléctrico cuando es pulsado. En su estado normal el semi-conductor no es conductivo, pero cuando se le aplica un determinado voltaje se convierte en conductivo y la corriente eléctrica fluye a través de éste. En las computadoras, funcionan como un swicht electrónico o puente.

Los microamplificadores, conocidos también como transistores, realizan todas las funciones de los tubos al vacío en el campo de la electrotermia y comunicaciones. Tan solo necesitan una fracción de la corriente y espacio de las viejas válvulas. Pueden fabricarse en diversos sólidos semiconductores. Operan siguiendo la corriente a través de hoyos en los cristales. Constituyen, además, un dispositivo de gran importancia para la fabricación de aparatos de radio y teléfono.

El transitor en un dispositivo electrónico de estado sólido. La idea nació al intentar controlar la conducción de un diodo de unión P-N (semiconductor). Se encontró que cuando sobre un semiconductor se ponían dos puntas metálicas y a una se le aplicaba una cierta tensión, la corriente en la otra venía influenciada por la de la primera; a la primera punta se la denomina emisor; al semiconductor , base y a la otra punta, colector. Posteriormente se encontró que igual fenómeno ocurría si se unían dos semiconductores polarizados en sentido inverso a otro de distinto tipo; así se construyen los transistores de unión, que son los más empleados. Segun la estructura de sus uniones, los transitores pueden se pnp o npn; sustituyen con ventajas a los triodos de vacío y válvulas termoionicas multielectródicas, al menos en lo que a bajas potencias se refiere. Los transitores pueden emplearse tanto en la tecnología analógica como en la digital; ésta debe a los transitores el impresionate auge alcanzado en el último decenio.

Circuito con resistencias, condensadores y transistores (los botones metálicos)

Para poder entender un poco mejor el efecto del transistor, necesitamos entender como un transistor puede trabajar como un insulador y un conductor. Es la habilidad del transistor de cambiar entre estos dos estados que lo deja cambiar o amplificar.

Insulación:

Esta animación muesta al transitor en su efecto de cambio cuando el transistor esta hecho para alterar su estado de inicio de conductividad (encendido, la corriente al máximo) a su condicion final de insulacion (apagado y sin flujo de corriente). La animación comienza con la corriente fluyendo desde el emisor (punto E) al colector (punto C). Cuando un voltaje negativo se le aplica a la base (punto B), los electrones en la región base son empujados (dos cargas que se repelen, en este caso dos negativas) creando la insulación. La corriente que fluía desde el punto E al punto C se detiene.

Conductividad:

Esta animacion muestra muestra el efecto del transistor cuando pasa de su estado de insulación (apagado y sin flujo de corriente) a su estado final de conductividad (prendido, la corriente al maximo). La animacion comienza con el transistor trabajando como un insulador. Para que pueda tener conductividad, voltaje positivo tiene que ser aplicado a la base (punto B). Como las cargas positivas se atraen (en este caso, positivo y negativo), los electrones se halados fuera de los limites y deja que siga el flujo de corriente como lo muestra la figura. El transistor se cambio de insulador a conductor.

8/12/2003
EFE.-Tokio.- La empresa japonesa NEC ha logrado producir un transistor de altas prestaciones y bajo consumo que con sus cinco nanometros (cinco milmillonésimas de metro) de tamaño es el más pequeño del mundo, informó hoy la compañía líder del sector de la electrónica.

Fotografía con microcopio electrónico

Portavoces de NEC indicaron que el transistor es un nanometro más pequeño que el que IBM produjo hace un año y servirá para mejorar la velocidad del procesado de datos con un bajo consumo energético.

En el desarrollo del transistor se encontró la posibilidad de reducir los microchips de teléfonos móviles y de computadores hasta una dieciochoava parte de su tamaño actual para la producción en masa, añadieron las fuentes.

La reducción del transistor de NEC se hizo con la mayoría de las tecnologías y soportes de silicona utilizados en la actualidad, a diferencia del de IBM, con una estructura diferente a la de los transistores en uso.

Aparte....

Transistores de un sólo átomo

Desde que se inventó el transistor, en 1947, se ha reducido desde los primeros tamaños comerciales, que eran un poco más grandes que la goma de borrar de un lápiz, a algo tan pequeño que han acomodado 89 millones de transistores dentro del chip de un Pentium 4, cada uno con un promedio de 130 nanómetros (mil millonésima de metro) de lado. La reducción en menos de sesenta años fue de un factor de 10 mil millones. La pregunta es ¿se está alcanzando el límite físico? A tamaños cercanos al de un átomo se producen fenómenos cuánticos que harían inoperante a un transistor.

Los transistores más pequeños de hoy (nanotransistores, como los que se apretujan en los chips) contienen miles de átomos, pero hay varios grupos de científicos que trabajan en reducciones de escala que llevan los transistores a tamaños de apenas unos átomos, incluso de uno solo. Una de las maneras de hacer un transistor de un solo átomo es colocar este átomo entre dos electrodos, lo cual requiere que se logre primero construir un artefacto con dos caras de metal (los electrodos) separadas por el espacio de un átomo. No es algo tan fácil de lograr.

Uno de los problemas de los fabricantes de chips es que los alambres minúsculos que conectan las pastillas de semiconductor se cortan por efecto de la corriente. Parece ser que los electrones, cuando deben circular por alambres muy estrechos, empujan átomos de metal, erosionando los conductores y, eventualmente, cortando el circuito. Unos investigadores de la Universidad de California en Berkeley depositaron alambres de 10 a 15 nanómetros de espesor sobre un microchip e hicieron circular fuertes corrientes durante dos minutos, lo que produjo un corte (o separación en el metal) de alrededor de 1 nm de ancho. Si bien el tamaño es mayor al de un átomo, se aproxima mucho: un átomo de hidrógeno, el más pequeño de la naturaleza, mide 0,1 nm, sólo diez veces menos que la separación lograda. Los átomos de los metales y semiconductores son más grandes.

Poniendo los alambres en un baño compuesto por una solución de moléculas en suspensión de pequeños cristales de semiconductor, se logró que los cortes en el metal alberguen una única molécula de nanocristal. Una vez que aprendieron a manejar el proceso, los investigadores crearon un transistor con un nanocristal de cadmio-selenide (que es un semiconductor). Más adelante utilizaron el mismo procedimiento para crear otro transistor con un conjunto de 60 átomos de carbono, una molécula con forma de pelota a la que se le llama buckyball.

Recientemente, este equipo de trabajo ha anunciado en la revista Nature que ha logrado "cablear" con éxito un único átomo de cobalto. Un segundo reporte en ese número de la revista informa un experimento realizado con dos átomos de vanadio.

Lo más impactante es que ahora estamos hablando de transistores fabricados por medio de manipuleos de materia casi fantasmales, mientras que el primer transistor fue hecho, literalmente, con sierra y lima. Veamos una foto de este artefacto pionero que ha cambiado la vida de las personas más que cualquier otro invento en la Historia.

El transistor de la foto de arriba es el primero que se fabricó en 1947 en los Bell Laboratories en Murray Hill, Nueva Jersey, Estados Unidos. Los que lo inventaron ganaron el premio Nobel de Física en 1956. Este transistor es del tipo de contacto, en el que dos púas de metal se presionan sobre la superficie de material semiconductor en posiciones muy próximas entre sí. Los contactos eran de oro y el semiconductor utilizado era germanio.

He aquí otra vista que permite entender cómo fue construido este transistor:

Los lectores que hayan trabajado con transistores podrán descubrir aquí por qué se le llama BASE al electrodo de control de los transistores, si en realidad, como hemos aprendido en el Industrial, está en medio de un sandwich. Pues bien, en este transistor el electrodo de control era, justamente, la base del artefacto...

No sé para los lectores, pero para mí los artefactos tecnológicos antiguos tienen un encanto especial, así que he recopilado una pequeña colección de imágenes de viejos transistores y otros artefactos electrónicos, como su hermana mayor, la válvula. También pongo unos links que apuntan a galerías de imágenes realmente interesantes.