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Transistor: ecco la storia del Frankestein “metalloide”

Da dove arrivano quelle meraviglie tecnologiche che oggi tutti maneggiamo con tanta facilità? E’ possibile raccontare in maniera chiara, breve e divertente, ma allo stesso tempo rigoroso, ai molti una delle invenzioni tecnologiche più rivoluzionarie fatta nella prima metà del secolo scorso?

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Il transistor: una pietra miliare della nostra recente storia scientifica. Un oggetto senza il quale i dispositivi moderni non esisterebbero neanche. Come il Samsung S21 di mio nipote, che, come quasi tutti gli adolescenti ama tutto ciò che appartiene al mondo dell’elettronica.

Rapito dal suo gioiello elettronico, lo guarda come fosse un monile e mi chiede: “zio, tu che hai studiato anche elettronica mi spieghi come fa a funzionare e cosa ci sta dentro?”. “Sigh!”, dopo un sospiro mi chiedo da dove posso cominciare. Prendo tempo, con la speranza che il cellulare lo distragga il tempo necessario per trovare una risposta adatta, che possa incuriosirlo.

smartphone transistor

“Sai, nel dispositivo che hai tra le mani ci sono centinaia, migliaia, milioni di componenti elettroniche!”. Una missione non banale, parlargli di una delle più importanti invenzioni del secolo scorso, cioè del componente elettronico fondamenta di tutti i moderni strumenti elettronici, persino del Rover Perseverance, che si trova in giro su Marte.

Per dare una risposta alla sua domanda inizio col dirgli che il Samsung S21 che ha tra le mani è il risultato dello sviluppo dei transistor. Da un vecchio libro di scuola, meglio evitare testi universitari, gli mostro le foto di alcuni dei primi circuiti. I circuiti integrati, piccoli pezzettini somiglianti ad un Frankenstein metalloide, sono stati inventati oltre sessant’anni fa e da allora si sono miniaturizzati sempre di più.

La nascita del transistor

Lasciamo per un momento la nostra storia e dedichiamoci invece ad uno dei più piccoli componenti elettronici, che ha segnato in maniera indelebile la storia della moderna microelettronica e che molto probabilmente ci accompagnerà ancora per tanti anni nello sviluppo tecnologico, cioè il transistor. Realizzato per la prima volta nel 1947, nel Novembre 2017 si è celebrato il 70° anniversario della loro invenzione.

Il transistor è la componente fondamentale di tutte le apparecchiature elettroniche che usiamo, inconsapevoli del fatto che al loro interno ci siano miliardi di questi componenti che rappresentano il cuore pulsante e che fanno vivere, in tutte le sue funzioni, lo strumento che teniamo tra le mani.

Il primo transistor è stato creato Negli Stati Uniti nel 1947 da due ricercatori dei laboratori Bell: John Bardeen e da Walter Brattain. Obiettivo delle loro ricerche era trovare qualcosa che fosse in grado di sostituire gli amplificatori, fatti fino a quei tempi da tubi a vuoto, con amplificatori allo stato solido. Costruire amplificatori non a vuoto rappresentava un idea neanche completamente nuova. L’intuizione che rese possibile la realizzazione del primo componente allo stato solido fu quella suggerita da Shockley, capo di Bardeen e Brattain: usare come materiale un cristallo di germanio e in una forma geometrica policristallina.

Il nome transistore venne coniato dopo l’invenzione del componente. L’ etimologia della parola fa riferimento a due vocaboli inglesi «transfer» e «resistor», a significare che l’elemento base è una via di mezzo tra un conduttore (transfer) e un resistore (resistor).

La sua evoluzione

Questa invenzione diede vita a un fiume carsico di ricerche sullo stesso argomento: un grande numero di scienziati e ricercatori iniziò una lunga corsa all’oro proprio in questo settore. Sempre Shockley, nel 1949, annunciò la realizzazione di un nuovo prototipo di transistor: quello “a giunzione”, che negli anni a seguire conquisto un notevole successo industriale sostituendo quello a punte di contatto creato nel 1947.

Nel 1952 Gordon Teal un altro ricercatore del gruppo di dispositivi allo stato solido lasciò i laboratori Bell per continuare le sue ricerche sui transistor presso la Geophysical Service Inc. che in seguito diventerà la Texas Instruments (TI). Anche la Tokyo Tsushin Kogyo iniziò a produrre transistor, che nel 1955 prese il nome di Sony. La Sony fu una delle prime a produrre radio a transistori con l’idea di rendere la radio un dispositivo personale e trasportabile.

Ai tre ricercatori, pionieri delle moderna tecnologia, fu ufficialmente riconosciuto il loro enorme contributo per lo sviluppo dell’era moderna dell’elettronica. Infatti nell’anno 1956 fu loro assegnato il premio Nobel per la fisica. La storia del transistore, naturalmente, non termina qui. Questi furono solo i primi lavori scientifici. In seguito vi furono e ci sono ancora numerose altre innovazioni, tra le quali nuove tecniche per ottenere monocristalli di germanio prima e di silicio poi aventi estrema purezza, un requisito indispensabile per la costruzione di transistor aventi delle buone prestazioni.

Tra le tappe fondamentali della storia dei transistor ricordiamo:

1947 – Bardeen e Brattain primo transistore a punte di contatto.

1948 – Conferenza stampa presso i laboratori Bell, per annunciare la scoperta.

1949 – Shockley espone la teoria del transistore a giunzione.

1950 – Il brevetto per il transistore a punte di contatto viene assegnato alla Bel.

1951 – Realizzato praticamente il primo transistore a giunzione viene.

1956 – Assegnazione Premio Nobel Shockley, Bardeen, Brattain.

Approfittando della appena trascorsa Giornata mondiale della radio, 13 febbraio, ricordiamo e omaggiamo un grande italiano che riuscì nel 1895 ad effettuare le prime trasmissioni radio a pochi anni di distanza dall’invenzione del primo dispositivo elettronico amplificatore, il triodo a vuoto: Guglielmo Marconi.

Articolo a cura di Carlo Denza

FONTI VERIFICATE

  • Richard Jaeger, Travis Blalock – Microelettronica
  • Heinz Richter – Radiotecnica
  • Hoepli – Elettronica ed Elettrotecnica