A Evolução do Transistor

História do Transistor

Versão 1.0 (Nov. 2000)

Mauricio Massazumi Oka

O Computador

Durante a 2a

Grande Guerra foi desenvolvido o conceito de Sistemas, que permite a um grande número de pessoas

trabalharem juntas para resolverem problemas complexos. Com isso surgiu a necessidade de métodos mais eficientes

para armazenar, recuperar e controlar dados.

O problema de automatizar processamentos de dados e cálculos matemáticos recebeu grande atenção desde 1800 até

meados dos anos 1900. Computadores mecânicos e eletromecânicos de complexidade cada vez maior eram construídos.

Nos anos 30, dispositivos com cartões perfurados eram largamente usados para processamento digital de informações

financeiras (business). Analisadores diferenciais haviam sido desenvolvidos para computação científica analógica.

Princípios de controle de sistemas por realimentação estavam em uso em máquinas auto-reguladas.

Em 1943, iniciam-se os trabalhos com o ENIAC, o primeiro computador de grande escala, construído com válvulas:

18.000 válvulas, consumindo 140 kW. Foi o primeiro de uma série de máquinas similares construídas depois da 2a

Grande Guerra.

Outra revolução ocorreu nos anos 80 com o advento dos PCs.

Em 1964 o custo de um transistor integrado tornou-se menor que o de um transistor discreto.

No começo dos anos 70 a memória em semicondutor tornou-se mais barata que as memórias com núcleo de ferrite.

O Transitor

Alguns marcos da aplicação da "eletrônica" pré descoberta do elétron:

• 1889: é fabricado o primeiro comutador telefônico e, no mesmo ano, é criada uma conexão telefônica entre Nova

York e Chicago, IL.

• 1896: é criado o primeiro discador (dialer) telefônico;

• 1893: primeiro gravador magnético de som;

• 1874: F. Brown observou o efeito retificador de um contato entre metal e galena (sulfeto de chumbo (??) -- "lead

sulfide" -- PbS);

• 1896: Marconi patenteia o sistema de rádio.

A descoberta do elétron em 1897, por J. J. Thomson marca o nascimento da eletrônica tal qual a conhecemos.

À época da invenção do transistor existia:

• uma série de válvulas -- diodos, pentodos, CRTs, klystron e "travelling-wave tubes" -- guias de onda(??);

• equipamentos de rádio -- AM, FM e microondas;

• conexão telefônica de alcance mundial com emprego da transmissão de rádio;

• TV P&B era comercial e a TV colorida estava a caminho;

• máquina de FAX (?), calculadora, gravadores de áudio e de vídeo;

• tecnologia digital estava começando a aparecer.

Logo após a 2a

Guerra, M. Kelley da Bell Telephone Laboratories (BTL) vislumbrava limitações da tecnologia usando

válvulas e relês eletromecânicos para o futuro da telefonia:

• baixa velocidade dos relês eletromecânicos;

• vida curta e alto consumo de potência das válvulas.

No verão de 1945 Kelly monta um grupo de pesquisa com o intuito inicial de entender os semicondutores. O grupo era

liderado por W. Schockley e S. Morgan e era contava ainda com J. Bardeen, W. Brattain, G. Pearson, B. Moore e R.

Gibney.

Conhecimento sobre semicondutores na época:conhecimento empírico de diodos (de "cat's whiskers" usados em receptores de rádio a diodos de microondas

usados durante a 2a

Grande Guerra em detetores de rádio e radares);

• retificadores de potência com diodos de óxido de cobre;

• semicondutores usados: selênio, sulfeto de chumbo (galena), óxido de cobre, germânio e silício;

• conceito de bandas de energia;

• conceito de dois tipos de condução (já chamados de tipo n e tipo p), atribuídos à presença de pequenas

concentrações de impurezas. Theurer havia detectado a presença de fósforo (pelo cheiro de fosfina) em Ge tipo n.

Os semicondutores eram impuros (o Si mais puro era de 99,8 %) e nenhum era monocristalino (eram no máximo

policristalinos, mas em geral eram usados na forma de pó).

Existiam várias propostas para amplificadores em estado sólido. Uma delas, baseada no mecanismo do efeito de campo,

foi proposta por Lilienfeld em 1925.

Decisões importantes feitas em 1945:

• focar no Ge e Si como materiais a serem estudados (por serem mais simples);

• pesquisar o efeito de campo.

1947: Bardeen propõe que as tentativas anteriores de fabricar FET não funcionaram porque existem cargas na superfície

que blindam o corpo do semicondutor. Isto veio a ser confirmado experimentalmente. Forma-se uma camada de

inversão tipo p sobre a superfície