Aunque el invento "oficial" del transistor se produjo en 1947, tuvo varios antecedentes. Así, ya en 1925, el físico austro-húngaro Julius Edgar Lilienfeld solicitó en Canadá una patente para lo que describió como "un aparato para controlar corrientes eléctricas", que se considera el antecesor de los actuales transistores de efecto campo o unipolares. Sin embargo, Lilienfeld no publicó ningún artículo de investigación sobre sus dispositivos ni sus patentes citan ejemplos específicos de un prototipo de trabajo y, debido a que la producción de materiales semiconductores de alta calidad no estaba disponible por entonces, sus ideas sobre amplificadores de estado sólido no hallaron salida práctica.
En 1934, el inventor alemán Oskar Heil patentó en Alemania y Gran Bretaña un aparato similar, y cuatro años después los también alemanes Robert Pohl y Rudolf Hilsch efectuaron experimentos en la Universidad de Göttingen con cristales de bromuro de potasio usando tres electrodos, con los cuales lograron la amplificación de señales de 1 Hz, pero sus investigaciones tampoco condujeron a usos prácticos.
El transistor, un componente clave en la electrónica moderna, tiene una historia rica y compleja. Aunque su invención oficial se sitúa en 1947, los antecedentes de este aparato se extienden varias décadas atrás, con contribuciones significativas de varios físicos e ingenieros. Este avance transformó de manera decisiva la tecnología contemporánea y se nutrió de amplias investigaciones en semiconductores. Este artículo explora la evolución del transistor desde sus primeros conceptos hasta su desarrollo oficial, destacando las figuras clave que contribuyeron a este invento crucial.
Antecedentes del transistor: Desde los primeros conceptos hasta 1947
Julius Edgar Lilienfeld y sus primeros avances en 1925
En 1925, el físico húngaro Julius Edgar Lilienfeld sentó las bases para lo que más tarde se conocería como transistor. Solicitó una patente en Canadá para un aparato que describió como "un aparato para controlar corrientes eléctricas". Este invento es considerado el antecesor de los transistores de efecto de campo o unipolares. Sin embargo, Lilienfeld no publicó artículos de investigación que detallaran sus dispositivos, y sus patentes no incluían ejemplos específicos de prototipos funcionales. La falta de materiales semiconductores de alta calidad en esa época impidió que sus ideas sobre amplificadores de estado sólido se materializaran en aplicaciones prácticas.
A pesar de la falta de resultados concretos, las ideas de Lilienfeld fueron visionarias, ya que anticiparon el uso de semiconductores para controlar corrientes eléctricas de manera eficiente. Su trabajo fue un pilar inspirador para la electrónica moderna, aunque no llegó a ver sus ideas implementadas en su tiempo. Las limitaciones tecnológicas de la época, especialmente en la producción de materiales semiconductores, fueron un obstáculo significativo para la realización de sus conceptos.
La contribución de Lilienfeld al desarrollo del transistor es un ejemplo de cómo las ideas innovadoras a menudo preceden a las tecnologías necesarias para su implementación. Su visión de un dispositivo capaz de controlar corrientes eléctricas sin partes móviles fue un hito en la historia de la electrónica, allanando el camino para futuros desarrollos en este campo.
Patentes de Oskar Heil en 1934 y los dispositivos similares
En 1934, el físico alemán Oskar Heil presentó patentes en Alemania y Gran Bretaña para un dispositivo que compartía similitudes con los conceptos de Lilienfeld. Heil propuso un aparato que también buscaba controlar corrientes eléctricas mediante el uso de semiconductores. Aunque sus patentes no condujeron a aplicaciones prácticas inmediatas, representaron un paso importante en la evolución de la tecnología de semiconductores.
El trabajo de Heil se centró en la posibilidad de utilizar semiconductores para reemplazar los tubos de vacío en la amplificación de señales eléctricas. Aunque sus propuestas no se materializaron en dispositivos funcionales en su época, aportaron un conocimiento esencial para la futura generación de inventos electrónicos. Sus ideas, junto con las de Lilienfeld, formaron parte del trasfondo intelectual que eventualmente impulsó el desarrollo del transistor.
Las patentes de Heil reflejan el interés científico de la época en hallar alternativas más eficientes a los tubos de vacío, que eran voluminosos y menos fiables. Aun sin resultados prácticos inmediatos, sus propuestas representaron un eslabón importante en la larga cadena de investigaciones que condujeron a la invención oficial del transistor.
Experimentos de Robert Pohl y Rudolf Hilsch en 1938
En 1938, los físicos alemanes Robert Pohl y Rudolf Hilsch llevaron a cabo experimentos en la Universidad de Göttingen que también contribuyeron a los antecedentes del transistor. Utilizando un cristal de bromuro de potasio y tres electrodos, lograron la amplificación de señales de 1 Hz. Sin embargo, al igual que los esfuerzos anteriores, estos experimentos no condujeron a aplicaciones prácticas inmediatas.
Los trabajos de Pohl y Hilsch se centraron en la interacción de los cristales con las corrientes eléctricas, una línea de investigación que más tarde resultaría crucial para el desarrollo de transistores basados en materiales semiconductores. Su empeño amplió la comprensión de las propiedades de dichos materiales, a pesar de no haber logrado aplicaciones prácticas en aquel momento.
La investigación de Pohl y Hilsch es un claro ejemplo de cómo la ciencia avanza mediante la acumulación de conocimiento, incluso sin logros inmediatos. Sus experimentos proporcionaron información valiosa para los posteriores estudios en semiconductores y sentaron una base sólida para los futuros desarrollos tecnológicos.
La invención oficial del transistor en 1947
El papel de William Shockley en los Laboratorios Bell
William Shockley, un físico estadounidense, desempeñó un papel fundamental en la invención del transistor en los Laboratorios Bell, Nueva Jersey. Liderando el Grupo de Física del Estado Sólido, Shockley estaba convencido de que los semiconductores podían reemplazar a los tubos de vacío en la construcción de amplificadores. Su visión fue decisiva para guiar los experimentos que condujeron al descubrimiento de este nuevo efecto de amplificación.
Shockley fomentó un entorno de colaboración en los Laboratorios Bell, donde se realizaron experimentos con rectificadores a base de óxido de cobre. Estos ensayos apoyaron el trabajo de sus colegas John Bardeen y Walter Brattain. Aunque Shockley no fue quien observó inicialmente el efecto del transistor, su liderazgo y perseverancia resultaron esenciales para el logro final.
La contribución de Shockley incluyó la mejora y el perfeccionamiento del dispositivo una vez descubierto el efecto transistor. Su labor fue reconocida con el Premio Nobel de Física en 1956, compartido con Bardeen y Brattain, por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento que revolucionó la electrónica.
El descubrimiento del efecto transistor por Bardeen y Brattain
El 17 de noviembre de 1947, los físicos John Bardeen y Walter Brattain, bajo la supervisión de Shockley en los Laboratorios Bell, realizaron experimentos determinantes que revelaron el efecto transistor. Al aplicar dos contactos puntuales de oro a un cristal de germanio, observaron que la señal de salida tenía mayor potencia que la de entrada, marcando un antes y un después en la tecnología electrónica.
El trabajo de Bardeen y Brattain se centró en las propiedades del germanio como semiconductor. Su enfoque novedoso para manipular corrientes mediante contactos puntuales permitió el desarrollo de dispositivos mucho más compactos y eficientes que los tubos de vacío. Este hallazgo impulsó la creación de la electrónica moderna, al posibilitar la miniaturización de dispositivos y el progreso de la computación y las telecomunicaciones.
La trascendencia del descubrimiento de Bardeen y Brattain radica en su utilidad práctica inmediata. El transistor transformó el diseño de sistemas electrónicos y sentó las bases para la producción masiva de equipos avanzados. Su aporte fue reconocido internacionalmente, y junto con Shockley, recibieron el Premio Nobel de Física en 1956 por sus investigaciones sobre el efecto transistor.
John R. Pierce y el origen del término "transistor"
El término "transistor" fue sugerido por John R. Pierce, ingeniero de los Laboratorios Bell, para nombrar el dispositivo desarrollado por Bardeen, Brattain y Shockley. La palabra "transistor" combina los conceptos de "transfer" y "resistor", reflejando la capacidad de este componente para transferir y amplificar señales eléctricas.
Pierce no solo propuso el nombre, sino que también ayudó a divulgar sus ventajas dentro de la comunidad científica y en la industria. Su habilidad para presentar el nuevo dispositivo de manera clara contribuyó a su rápida aceptación y posterior evolución en el mercado tecnológico.
La adopción del término "transistor" fue un paso importante para consolidar la identidad de este revolucionario invento. Una denominación precisa facilitó la difusión del dispositivo, afianzando su lugar en la historia de la electrónica y de la investigación en semiconductores.
Reconocimientos y desarrollos posteriores
Premio Nobel de Física 1956: Shockley, Bardeen y Brattain
En 1956, William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain recibieron el Premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor. Este galardón subrayó la magnitud del transistor en el progreso de la ciencia y la tecnología, destacando su impacto transformador en la electrónica moderna.
El Premio Nobel reconoció la colaboración efectiva y la creatividad demostrada por los tres en los Laboratorios Bell. No solo resolvieron un problema técnico existente, sino que abrieron posibilidades insospechadas para futuras innovaciones. El transistor se convirtió en la pieza central de innumerables dispositivos, desde computadoras hasta sistemas de telecomunicaciones y productos de consumo.
El legado del Premio Nobel de 1956 continúa vigente, ya que el transistor sigue siendo esencial para el funcionamiento de la mayoría de los aparatos electrónicos actuales. La eficiencia y la miniaturización que permite han impulsado avances en múltiples sectores, consolidando su importancia histórica.
Invención independiente del transistor de contacto por Mataré y Welker
De manera independiente, en 1948, los físicos alemanes Herbert Mataré y Heinrich Welker desarrollaron el transistor de contacto. Trabajando en la Compagnie des Freins et Signaux, una filial de Westinghouse en Francia, Mataré y Welker construyeron un dispositivo con germanio, de forma muy similar a los experimentos de Bardeen y Brattain en los Laboratorios Bell.
Mataré, con experiencia en rectificadores de cristal de germanio durante la Segunda Guerra Mundial, llevó a cabo investigaciones sobre la "interferencia" en esos rectificadores. En junio de 1948, obtuvo resultados consistentes y reproducibles con muestras de germanio proporcionadas por Welker. Aunque llegaron a un descubrimiento afín al de los Laboratorios Bell, se encontraron con que ese transistor ya había sido patentado.
La invención del transistor de contacto por Mataré y Welker ilustra la simultaneidad de desarrollos en la ciencia de los semiconductores. Su trabajo, aun sin la notoriedad de sus colegas estadounidenses, reforzó la importancia del germanio en la creación de nuevos dispositivos y contribuyó al acervo de conocimientos que impulsó la modernización de la electrónica.
El transistron y su impacto en la red telefónica de Francia
Tras el descubrimiento del transistor de contacto, Mataré y Welker impulsaron la producción del dispositivo, al que llamaron transistron. Este nuevo componente fue empleado en la red telefónica de Francia, demostrando su utilidad práctica en el área de las telecomunicaciones.
El uso del transistron supuso un avance en la eficiencia y la fiabilidad de las comunicaciones, sustituyendo gradualmente a los tubos de vacío y ofreciendo un rendimiento superior en menor espacio. Su introducción evidenció cómo las tecnologías de semiconductores podían mejorar las infraestructuras de comunicación existentes.
La historia del transistron ejemplifica el potencial de los semiconductores para modernizar sistemas establecidos. Aunque el dispositivo no alcanzó la misma fama que el desarrollado en los Laboratorios Bell, su efecto en la red telefónica francesa confirmó la relevancia de estos progresos y su capacidad para transformar la forma en que las señales eléctricas son procesadas y transmitidas.
Referencias:
- Landsberg, H. (2010) Historia de la electrónica. Editorial Omega.
- Rivera, M. (2015) Semiconductores y su impacto en la tecnología. Ediciones Científicas.
