William Shockley și inventarea tranzistorului, dispozitivul care a schimbat lumea
Wiliam Bradford Shockley, John Bardeen și Walter Brattain sunt considerați ca fiind „părinții tranzistorului”, dispozitivul care a schimbat lumea.
Funcționarea multor echipamentelor pe care le folosim zilnic (inclusiv a televizoarelor, telefoanelor mobile și a computerelor) se bazează pe proprietățile tranzistorului. Se spune adesea că tranzistorul reprezintă pentru secolul al XX-lea ceea ce a însemnat motorul cu aburi pentru secolul al XIX-lea.
Unii istorici ai tehnologiei au susținut că tranzistorul este cea mai importantă invenție din istoria omenirii. Tranzistorul a ajutat la declanșarea unei revoluții care a digitalizat lumea. Acesta este fundamental pentru toate tehnologiile moderne, inclusiv pentru telecomunicații, comunicații de date, aviație și echipamente de înregistrare audio și video.
William Shockley, liderul grupului de cercetare în domeniul semiconductorilor
William Shockley s-a născut în Londra, în 1910, părinții săi fiind originari din Statele Unite. Nu a avut o copilărie prea fericită, în mare măsură din cauza relației dintre părinții săi, care erau persoane instabile, incapabile să se raporteze social la mediul în care trăiau. Aceștia au transmis acest lucru fiului lor și acest lucru i-a modelat temperamentul său capricios și nesociabil.
După ce părinții săi s-au întors în Statele Unite, William Shockley a intrat în 1928 la California Institute of Technology (Caltech), unde a studiat fizica și a absolvit în 1932.
Ulterior, a efectuat studii doctorale la Massachusetts Institute of Technology (MIT) și a obținut titlul de doctor în 1936. În același an a început să lucreze la Bell Telephone Laboratories din New York, aparținând A.T.&T., gigantul american al telecomunicațiilor.
În 1945, directorul laboratorului, Mervin J. Kelly, l-a pus pe Shockley în fruntea unui grup de cercetare în domeniul semiconductorilor, în ideea de a dezvolta un dispozitiv de amplificare bazat pe aceste materiale.
wikipedia.org
Compania A.T.&T. era foarte interesată de realizarea unui amplificator cu semiconductori, deoarece exista o problemă serioasă atunci când era vorva de comunicațiile pe distanțe lungi. Într-o conversație telefonică, vocea se transformă într-un semnal electric, un semnal care mai apoi călătorește prin fire conductoare de cupru.
Dacă semnalul călătorește câțiva kilometri, ajunge la dispozitivul de recepție într-un mod clar; dar în cazul comunicațiilor din SUA de la coastă la coastă, conversația trebuie să călătorească între 6.000 și 8.000 km; semnalul electric își pierde din intensitate și la o anumită distanță trebuie să fie din nou mărit, operațiune care se numește amplificare, iar dispozitivul care o face se numește amplificator.
Este suficient să existe un număr suficient de amplificatoare de-a lungul întregii linii pentru ca aceasta să fie atât de lungă cât se dorește. În acei ani, amplificarea era asigurată de valve în vid, dispozitive fragile, care consumă multă energie și degajă multă căldură.
Mervin J. Kelly a ajuns la concluzia că era nevoie de un dispozitiv de amplificare mai fiabil, pentru a realiza eficient comunicațiile la o distanță atât de mare, și a presupus că răspunsul trebuie căutat în semiconductori, ale căror proprietăți începeau să fie descoperite la acea vreme.
Cursa pentru inventarea tranzistorului
wikipedia.org
Pe parcursul anului 1946 și la începutul anului 1947, rezultatele obținute de echipa condusă de Shockley nu au fost deloc încurajatoare, dar începând cu primăvara anului 1947, doi dintre cei mai străluciți membri ai grupului, John Bardeen și Walter Brattain, au lucrat la găsirea unor soluții la această problemă fără Shockley, deoarece, deși acesta era liderul grupului, își petrecea cea mai mare parte a timpului acasă, lucrând să pună în practică, singur, ideile sale.
Bardeen și Brattain au lucrat foarte mult în lunile de vară și de toamnă ale acelui an, fără participarea lui Shockley.
În data de 16 decembrie 1947 au reușit în sfârșit să facă să funcționeze un amplificator folosind un tranzistor realizat cu germaniu, iar în ziua de 23, cu o zi înainte de Ajunul Crăciunului, au prezentat rezultatele lor directorilor laboratorului. La începutul lunii ianuarie, 1948, au depus un brevet pentru fabricarea primului tranzistor cu contact punctual din istorie, care nu îl includea pe Shockley ca inventator.
Când Shockley a aflat de succesul obținut de Bardeen și Brattain în absența sa, s-a înfuriat, deoarece îl deranja faptul că nu fusese implicat în această descoperire, deoarece el era liderul grupului de cercetare.
Analizând dispozitivul conceput de aceștia, Shockley a intuit că ar fi dificil de fabricat în cantități mari și cu suficientă fiabilitate, deoarece era slab din punct de vedere fizic.
Shockley s-a ambiționat, dorind să facă ceva mai bun, și a inventat un tranzistor diferit de cel cu contact punctual, numindu-l tranzistor cu joncțiune. De asemenea, a depus un brevet în data de 23 ianuarie, 1948, la nouă zile după data la care Bardeen și Brattain l-au depus pe al lor.
Această situație i-a pus pe directorii de la Bell Labs într-o postură ciudată. Pe de o parte, Bardeen și Brattain construiseră primul tranzistor pe cont propriu, fără contribuția lui Shockley.
Pe de altă parte, Shockley reușise să gândească un dispozitiv și mai bun decât cel original, câteva zile mai târziu. Toți trei lucrau în aceeași echipă, dar se tratau ca niște rivali.
wikipedia.org
Prin urmare, directorii laboratorului au decis ca orice fotografie făcută inventatorilor tranzistorului să îl includă pe Shockley, care urma să fie și purtător de cuvânt oficial.
Mister rf CC BY-SA 3.0
Bardeen și Brattain, care dezvoltaseră deja o aversiune puternică față de Shockley, au acceptat cu reticență acest lucru, în timp ce Shockley a fost de acord cu decizia. Conflictul științific și mai ales personal dintre Shockley, pe de o parte, și Bardeen și Brattain, pe de altă parte, a dus în cele din urmă la destrămarea grupului. Bardeen și Brattain nu au mai făcut parte din echipa lui Shockley.
În 1955, Shockley a părăsit Bell Labs și a fondat Shockley Semiconductors, prima fabrică de semiconductori din Silicon Valley, dar a fost un eșec din cauza imposibilității angajaților săi de a se înțelege cu el. În 1956, a primit vestea acordării Premiului Nobel pentru fizică, împreună cu foștii săi subalterni din Bell Labs, Bardeen și Brattain.
După ce compania sa a dat faliment, Shockley s-a dedicat lumii academice, iar în 1963, Universitatea Stanford l-a numit profesor de inginerie și a rămas în această instituție până la pensionare, în 1975. A murit în 1989, la vârsta de 79 de ani, iar puținii săi prieteni au aflat acest lucru din presă.