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23 Décembre 1947 – Invention du transistor

Image d'illustration générée à l'aide de l'IA Crédit : Adobe Stock - Наталья Евтехова Une invention majeure et révolutionnaire qui a changé notre vie En 1947, trois chercheurs américains inventent le transistor. En 1958, Jack Kilby crée le premier circuit intégré, baptisé «puce». En 1969, «Ted» Hoff donne naissance au micro-processeur. En 1971, une puce contient 2 300 transistors. En 1993, 3,1 millions. Et ce n’est pas fini.Figure 1

On l’appelait la «vallée des pruneaux». Au sud de la baie de San Francisco, la région de Santa Clara était connue pour ses vergers, notamment ses pruniers, importés par des agriculteurs français. Aujourd’hui, les arbres fruitiers se font rares. Les paysans ont cédé la place à des jeunes gens en baskets et tee-shirt ou à des cadres dynamiques avec attaché-case. Le site a été débaptisé en hommage à ce qui constitue, depuis les années 60, la gloire de Santa Clara. On parle maintenant de la Silicon Valley. En vedette : transistors, circuits intégrés et microprocesseurs. Ces petites pièces de silicium sont les nouvelles reines. Et pas seulement de la Californie. Elles ont envahi le monde entier. Elles sont désormais les symboles de notre modernité.En décembre 1947, dans les laboratoires Bell de Murray Hill, dans le New Jersey, personne ne pense à concevoir des ordinateurs. Financés par le géant du téléphone ATT, les labos entretiennent une armée de chercheurs de haut niveau, à la poursuite d’améliorations techniques utilisables par la maison mère. William Shockley (1910 – 1989), John Bardeen (1908 – 1991) et Walter Brattain (1902 – 1987) ont invité les directeurs du centre de recherche à une démonstration particulièrement importante. Les trois chercheurs travaillent sur les semi-conducteurs, des cristaux qui ont la particularité physique de laisser le courant passer dans un seul sens. Un matériau idéal pour transformer du courant alternatif en continu, mais aussi, selon les trois physiciens, pour amplifier un courant le traversant. Objectif : concevoir des commutateurs pour les centraux téléphoniques d’ATT. ImageAlors, en ce 23 décembre 1947, ils font écouter un étrange amplificateur aux patrons du labo. Un appareil dont les qualités viennent d’un petit morceau de germanium monté sur trois tiges en acier. Ils appellent cela un «transconductance resistor». En réduction : un transistor. Cinquante fois plus petit que les lampes sous vide – qui équipent alors les appareils – plus économe en énergie, sans pièce mécanique – donc sans risque de panne – ne chauffant presque pas : le transistor est une révolution. Qui va s’imposer dans les années 50. Les postes de radio peuvent quitter les buffets pour devenir portables. ImageLes ordinateurs vont perdre leur embonpoint tout en augmentant leur capacité de traitement. Les trois physiciens, eux, reçoivent une modique prime de Bell Laboratoires et, en 1956, le prix Nobel. Pour Shockley, l’avenir n’est déjà plus chez ATT. En 1955, il a quitté le labo : «J’ai assez vu mon nom dans Physical Review?, dit-il, je veux désormais le lire dans le Wall Street Journal.» A Palo Alto, petite ville qui abrite l’université Stanford, au sud de San Francisco, il crée Shockley Semiconductors et engage les plus brillants cerveaux disponibles. Mais le Nobel a un caractère difficile. Sous son autorité, les jeunes talents ont du mal à s’épanouir. r/ThisDayInHistory - 1947, The Transistor was demonstrated for the first timeEn 1957, le conflit éclate : huit d’entre eux, menés par Robert Noyce, jeune – 27 ans – docteur ès sciences du prestigieux Massachusetts Institute of Technology (MIT), décident de faire sécession. Ils créent une division «semi-conducteurs» dans le groupe Fairchild Camera and Instrument, et s’installent à Mountain View, à quelques kilomètres. Selon eux, l’avenir a été dessiné dès 1952 par un physicien anglais, Dummer. Le Britannique prédisait la réalisation d’équipements électroniques d’un seul bloc, composés de couches de matériaux isolants, conducteurs, rectificateurs et amplificateurs. Les connexions électriques, précisait-il, seront réalisées par découpe dans les différentes couches. A Dallas, un chercheur de Texas Instrument, Jack Kilby, va prendre les Californiens de vitesse. En 1958, il présente une petite pièce de silicium regroupant plusieurs transistors. Bob Noyce réplique aussitôt en proposant une version plus évoluée, et surtout commercialement utilisable, de ce qu’on appellera un «circuit intégré» : le regroupement de plusieurs transistors sur une surface plane et extrêmement petite. Quelques millimètres carrés capables de stocker de l’information, de modifier des données et d’effectuer des opérations arithmétiques. Sa taille lui vaudra un surnom : la puce.Photo of a transistor GAGARINE ET KENNEDY

Normalement, cette invention aurait dû immédiatement bouleverser le monde de l’électronique. Jusque-là, les ordinateurs étaient composés de milliers de transistors reliés entre eux par des fils électriques. Un maillage incroyablement compliqué demandant des heures de travail de connexion et particulièrement sensible à la chaleur et aux vibrations. La puce, en supprimant les fils et en réduisant la taille des transistors, permet d’entrevoir une miniaturisation importante des équipements. A un détail près : le premier circuit intégré, regroupant une dizaine de transistors, coûte presque un millier de dollars. Trop cher. Les clients ne suivent pas. Le secours viendra d’Iouri Gagarine et de John Kennedy. Le premier en tournant dans l’espace, autour de la Terre, en 1961. Le second en relevant le défi lancé par les Soviétiques: «Je crois, déclare-t-il lors d’un discours célèbre, que la nation doit se donner pour but, avant la fin de la décennie, d’envoyer un homme sur la Lune et de le ramener sur Terre.» La conquête spatiale est lancée. Il faut équiper les fusées destinées à montrer au monde la suprématie technologique américaine de calculateurs si possible petits, performants, résistant à la chaleur et aux variations de température.Image Les circuits intégrés s’imposent. Quel qu’en soit le prix : la Nasa – et le Pentagone – a les moyens. La puce est sur orbite. Sa fabrication en série va faire dégringoler son prix. «J’aime comparer notre invention avec l’évolution de la typographie, disait Bob Noyce. Le transistor, c’était le moine qui copiait à la main. La puce, aisément reproductible en très grande quantité, c’est l’imprimerie.» Dix ans après sa création, le prix d’un circuit imprimé ne se compte plus qu’en centimes. Résultat : cette industrie connaît un succès commercial spectaculaire.Four Early Transistors, 1948-19541947 : Invention du transistor ponctuel

John Bardeen et Walter Brattain réalisent une action de transistor dans un dispositif de contact ponctuel au germanium en décembre 1947On This Day in Telephone History December 16TH 1947 - The Telephone Museum, Inc. Encouragé par le vice-président exécutif Mervin Kelly, William Shockley est revenu de ses affectations en temps de guerre au début de 1945 pour commencer à organiser un groupe de physique du solide aux Bell Labs. Entre autres choses, ce groupe a poursuivi des recherches sur les remplacements de semi-conducteurs pour les tubes à vide et les commutateurs électromécaniques peu fiables alors utilisés dans le système téléphonique de Bell. En avril, il a conçu un amplificateur et un commutateur «à effet de champ» basés sur la technologie au germanium et au silicium développée pendant la guerre, mais cela n’a pas fonctionné comme prévu. Un an plus tard, le physicien théoricien John Bardeen a suggéré que les électrons à la surface du semi-conducteur pourraient bloquer la pénétration des champs électriques dans le matériau, annulant ainsi tout effet. Avec le physicien expérimental Walter Brattain, Bardeen a commencé à étudier le comportement de ces «états de surface».  Le 16 décembre 1947, leurs recherches ont abouti au premier amplificateur à semi-conducteur réussi. Bardeen et Brattain ont appliqué deux contacts en or étroitement espacés maintenus en place par un coin en plastique à la surface d’une petite plaque de germanium de haute pureté. The Most Important Invention of the 20th Century: Transistors - YouTubeLa tension sur un contact modulait le courant traversant l’autre, amplifiant le signal d’entrée jusqu’à 100 fois. Le 23 décembre, ils ont présenté leur appareil aux responsables du laboratoire – dans ce que Shockley a qualifié de « magnifique cadeau de Noël ».  Nommé le « transistor » par l’ingénieur électricien John Pierce, Bell Labs a annoncé publiquement le dispositif révolutionnaire à semi-conducteurs lors d’une conférence de presse à New York le 30 juin 1948. Un porte-parole a affirmé qu’il « peut avoir une signification considérable dans l’électronique et l’électricité » la communication. » Malgré sa construction mécanique délicate, plusieurs milliers d’unités ont été produites dans un boîtier de cartouche métallique en tant que transistor Bell Labs « Type A ».1947, The Transistor was demonstrated for the first time : r/ThisDayInHistoryQue s’est-il passé le 23 décembre

Bardeen et Brattain présentent le transistor aux superviseurs des laboratoires Bell John Bardeen et Walter Brattain font la démonstration du transistor à contact ponctuel, composé de bandes de feuille d’or sur un triangle en plastique, poussé vers le bas en contact avec une plaque de germanium. Pour mesurer l’amplification, ils ont branché un microphone à une extrémité de l’appareil et un haut-parleur à l’autre. Un par un, les hommes ont pris le micro et ont murmuré : « Bonjour ». Le haut-parleur à l’autre bout du circuit a crié « BONJOUR ! ». Bien que William Shockley ait joué un rôle moins important dans l’invention du transistor à contact ponctuel, il a été inspiré par sa promesse et a consacré son temps et ses efforts pendant plus d’un mois à l’amélioration de l’appareil. Au début de 1948, il avait conçu le transistor à jonction, un dispositif qui a façonné la conception de presque tous les transistors à suivre.

DE BRILLANTS JEUNES CHERCHEURS Le transistor célèbre ses 60 ans - CNET FranceA Mountain View, les «huit de Fairchild» sont devenus riches. En 1968, Gordon Moore et Bob Noyce décident pourtant de démissionner. Ensemble, ils créent Moore Noyce Electronics. Avant de changer le nom – jugé peu élégant phonétiquement : «more noise», plus de bruit… – en Integrated Electronics. Puis en Intel. Persuadés que les ingénieurs sont plus inventifs dans leurs premières années d’activité, ils engagent alors les plus brillants jeunes chercheurs qu’ils peuvent trouver. La plupart ont moins de 30 ans. Le douzième à rejoindre Intel se nomme Marcian «Ted» Hoff. Né à Rochester, dans l’Etat de New York, ce grand type aux épaisses lunettes est titulaire d’un doctorat de Stanford. A 31 ans, Hoff est presque un vieux dans la société, mais ses recherches à Stanford se sont traduites par le dépôt de plusieurs brevets. En 1969, 200 personnes travaillent pour Intel, et les locaux de Mountain View deviennent trop petits. Le siège est déplacé à Santa Clara, où le conseil municipal est immédiatement saisi. Le nom de la rue, «rue du Cercueil», ne semble pas indiqué pour une jeune société… Les élus débaptisent l’artère.Le transistor (1947) - phychiers.frAu même moment, une société japonaise, Busicom, s’adresse à Intel pour la fabrication de circuits imprimés destinés à une gamme de calculatrices. Hoff est désigné par Noyce pour recevoir les ingénieurs nippons. La réunion sera courte : le soir même de leur arrivée, le grand Ted part en vacances à Tahiti. Là-bas, il réfléchit. Telle que les techniciens de Busicom l’ont conçue, la calculatrice sera aussi chère et presque aussi complexe qu’un ordinateur. Aberrant. A son retour, il propose autre chose aux Japonais: regrouper un ensemble de circuits intégrés représentant toutes les fonctions de base du calculateur. Sur une même plaque d’un demi-centimètre de côté, réunir environ 2 000 transistors en plusieurs fonctions : un processeur central, une ROM (Read Only Memory), circuit de mémoire préprogrammée – ici pour le calcul – une RAM (Ramdom Access Memory, mémoire dans laquelle on peut lire, effacer et écrire des informations) contenant les données introduites par l’utilisateur en vue de leur traitement. L’idée est géniale : un ordinateur entier sur une seule puce. Il ne manque que le clavier et l’écran. Robert Noyce ap-plaudit. Il se souvient avoir prédit cet événement peu de temps auparavant, lors d’une conférence de presse. Une vision qui avait fait rire certains de ses auditeurs : «J’aurais trop peur de perdre mon ordinateur dans la fente de mon parquet», plaisanta un journaliste. Réponse de Noyce : «Vous en aurez 100 autres en vrac sur le bureau. Aussi, peu importe si vous en perdez un.» Hoff va appeler son invention «microprocesseur». Les Japonais ne se montrent pourtant pas immédiatement enthousiastes. Ils préfèrent la solution classique initialement prévue. Le transistor : une invention majeureLors d’une longue démonstration, Ted Hoff les convainc : un contrat est signé, accordant les droits exclusifs à Busicom. «J’espère que vous avez raison», souffle le directeur nippon aux Américains. Deux autres ingénieurs, Stan Mazor et Frederico Faggin, rejoignent le projet pour la définition finale du produit. Le premier microprocesseur de l’Histoire, baptisé «4004», naît en janvier 1971. En novembre de la même année, une publicité paraît dans la revue «Electronic News». Elle annonce la production officielle du 4004 en parlant d’une «ère nouvelle de l’électronique intégrée, un ordinateur microprogrammable sur une puce». Entre-temps, Intel a racheté les droits à Busicom. «En travaillant sur ce projet, dit aujourd’hui Ted Hoff, je ne pensais concevoir qu’une calculatrice. Je n’avais pas conscience des développements futurs.» A l’époque, Robert Noyce a, lui, quelques idées : il pense à l’utilisation d’un microprocesseur pour gérer les feux électriques – l’un de ses premiers marchés – ou pour quelques autres applications simples mais lucratives. En France, un homme a vite compris le formidable potentiel de l’invention : il s’appelle André Truong et va concevoir, en 1973, le premier micro-ordinateur du monde, le Micral N. La force de Truong est de croire totalement dans la «loi de Moore» : «Le nombre de transistors sur une puce doublera au minimum tous les deux ans», avait prédit Gordon Moore dans les années 60. En 1971, le 4004 en regroupaient 2 300. En 1993, le Pentium, dernier-né d’Intel, en a 3,1 millions, capables d’effectuer 100 millions d’instructions à la seconde. IMPOSSIBLE D’Y ÉCHAPPER Aujourd’hui, les trois Nobel inventeurs du transistor sont morts.Partie II : amplification (transistor) | L’un d’entre eux, John Bardeen, aura réussi l’exploit d’obtenir un second prix Nobel de physique, en 1972. Robert Noyce est décédé également, en 1990, après avoir fait d’Intel la première société mondiale de microprocesseurs. Gordon Moore est toujours dans la Silicon Valley, tout comme Marcian «Ted» Hoff, désormais consultant indépendant. D’autres fabricants (Motorola, AMD, Cyrix, Digital Equipment…) ont rejoint la marque de Santa Clara dans la course vers toujours plus de puissance, toujours plus de capacité. Le microprocesseur n’en finit pas de trouver de nouveaux marchés. Impossible d’y échapper. Un homme peut en rencontrer plus de 40 lors d’une journée normale. Dans la machine à laver, ils surveillent la température de l’eau et lancent les différentes phases de lavage. Dans la voiture, ils contrôlent le système antiblocage des freins, le déclenchement de l’Air Bag ou le tableau de bord digital. Dans la rue, ce sont les feux de signalisation qu’ils commandent, tandis que les Airbus leur confient – entre autres choses – le pilotage automatique. Sans parler des ordinateurs, des imprimantes laser, des calculatrices, ou même du téléphone et du Minitel. Ils sont partout. De plus en plus complexes, de plus en plus miniaturisés, de moins en moins chers. «Si l’industrie automobile avait suivi le même rythme, aime à répéter Gordon Moore, les voitures parcourraient un million de kilomètres en une heure, avec un peu plus d’un plein d’essence. Mais il coûterait moins cher de jeter sa Rolls et d’en acheter une autre que de payer le ticket de parking.» Et, assurent les spécialistes, cela ne fait que commencer…

  1. Le transistor, petite pièce d’environ 1 centimètre mise au point par les savants de Bell, va remplacer les milliers de lampes qui alourdissaient les ordinateurs de l’époque. Les progrès vers la simplification et la miniaturisation vont déboucher, en 1958, sur le circuit intégré, soit un transistor réduit à une minuscule plaque de silicium. La puce est née. 1971. Le premier micro-processeur au monde, le 4004, inventé par Ted Hoff, ramène toutes les fonctions d’un ordinateur à une puce de 0,5 centimètre. Conçu pour les besoins d’une calculatrice, il est une véritable révolution : toute l’informatique et l’électronique modernes sont là. Les versions actuelles ne sont que des évolutions.

Fonctions des transistors

Les transistors ont pour fonction d’amplifier et de commuter les signaux électriques. Dans le cas de la radio, les signaux extrêmement faibles transmis dans l’air sont amplifiés (amplifiés) avant d’être diffusés par les haut-parleurs. C’est l’action d’amplification d’un transistor. Un transistor agit également comme un interrupteur, ne fonctionnant que lorsqu’un signal prédéterminé arrive. Un IC ou LSI est une collection de transistors qui fournit la fonction de base d’un transistor.

Transistor comme interrupteur Transistor: Génie électriqueDécrit l’opération de commutation lorsque l’émetteur est mis à la terre. Une fois qu’une tension (environ 0,7 V ou plus) est appliquée à la borne de base du transistor, un petit courant circule, provoquant l’activation du transistor et la circulation du courant entre le collecteur et l’émetteur. Inversement, lorsque la tension appliquée à la base est faible (moins de 0,7 V), le collecteur et l’émetteur sont éteints et aucun courant ne circule entre eux. La commutation d’un transistor revient à activer et désactiver le flux de courant du collecteur à l’émetteur en utilisant la base comme interrupteur.

Transistor comme amplificateur

Comparons la fonction d’un transistor au mécanisme d’une alimentation en eau. Un transistor est composé de trois jambes, avec la base le robinet, l’émetteur le robinet et le collecteur le réservoir. En contrôlant le robinet avec une petite force (signal d’entrée à la base), une grande quantité d’eau s’écoule du réservoir (collecteur) vers le robinet (émetteur). L’utilisation de cette analogie rend le fonctionnement du transistor plus facile à comprendre. Examinons maintenant de plus près le principe de l’amplification des transistors à l’aide des Fig. 1 et 2. Un courant (I C) h FE * multiplié par le courant (I B) proportionnel à la tension base-émetteur (V BE) créée par la tension d’entrée e et la tension de polarisation E 1 circule dans le collecteur. Ce courant de collecteur IC traverse la résistance R L et une tension de I C x R L apparaît aux deux extrémités de la résistance R L. Finalement, la tension d’entrée e est convertie (amplifiée) en une tension I C R L, qui apparaît en sortie.

*h FE : gain en courant continu du transistor

Mécanisme à transistors The Story of the Transistor | Nuts & Volts MagazineUn transistor se compose d’une jonction PN, avec un courant circulant entre le collecteur et l’émetteur lorsque le courant est appliqué à la base. Ici, nous allons expliquer le principe de fonctionnement en utilisant un transistor NPN comme exemple. Lorsqu’une tension directe (V BE) est appliquée entre la base et l’émetteur, les électrons (- charge) de l’émetteur s’écoulent dans la base, où certains d’entre eux se combinent avec des trous (+ charge), ce qui donne un courant de base extrêmement faible (I B). Comme la base (semi-conducteur de type P) est structurellement mince, de nombreux électrons circulant dans la base depuis l’émetteur s’échappent vers le collecteur. La tension Collecteur-Emetteur (V CE) induit des électrons (- charge) à se déplacer vers l’électrode Collector, générant un courant Collector I C. <Le courant circule dans la direction opposée au mouvement des électrons>

Transistors NPN et PNP Bipolar Junction Transistor: Definition, Types, Application and ExamplesIl existe deux principaux types de transistors : NPN et PNP. Comme vous pouvez le voir sur la figure de droite, la différence est de savoir si la borne Collector tire ou fournit du courant dans le circuit. Un type NPN avec émetteur commun est utilisé lorsque l’on souhaite commuter par signaux d’entrée. D’autre part, il est standard d’utiliser un type PNP lors de l’utilisation du côté alimentation pour le contrôle. Les porteurs de type NPN sont des électrons, tandis que les porteurs PNP sont des trous (+ charge). Dans le type PNP, une tension est appliquée de sorte que l’émetteur soit positif et la base négative, provoquant l’écoulement de trous dans l’émetteur dans la base, dont certains se combinent avec des électrons dans la base pour former un petit courant de base, et le reste s’échappe au Collector pour devenir Collector actuel.

Le transistor, une invention en avance sur son temps

De nombreuses inventions sont conçues simultanément par plusieurs personnes différentes parce que le moment est « juste », ce qui signifie qu’il existe une base technique et scientifique et qu’il existe une demande et un potentiel commercial pour l’invention.

Le transistor, cependant, est une invention qui a été conçue bien avant que le moment ne soit venu. Il a été inventé en 1947, et même plusieurs années plus tard, il a été considéré par une conférence scientifique comme une réalisation si étrange qu’il n’a pas été inclus dans la documentation. Les inventeurs eux-mêmes pensaient que le transistor pouvait être utilisé dans certains instruments spéciaux et possibles dans des équipements radio militaires. Pourtant, le transistor est fondamental pour toutes les technologies modernes, y compris les télécommunications, les communications de données, l’aviation et les équipements d’enregistrement audio et vidéo.Trois personnes, Walter Brattain, John Bardeen et William Shockley, se sont partagé le prix Nobel de physique pour la percée qu’ils ont réalisée le 23 décembre 1947. À certains égards, une quatrième personne était responsable de la découverte du transistor à cette époque. Marvin Kelley, qui dirigeait alors les laboratoires Bell, avait réuni le trio. Kelley pensait que travailler avec un groupe de matériaux aussi inconnu que les semi-conducteurs exigeait une combinaison de différentes spécialités : le brillant théoricien Brattain, l’expert en matériaux qualifié Bardeen et l’expérimentateur très accompli Shockley, qui était également fort en théorie. Les objectifs du projet étaient très généraux.Bell Laboratories aux États-Unis faisait partie de l’une des principales compagnies de téléphone au monde, AT&T. L’entreprise s’est rendu compte que le transistor pouvait être utilisé pour des applications très éloignées des télécommunications au sens strict et a décidé, peut-être pour éviter d’être accusée d’exploiter une position de monopole sur son marché domestique, d’offrir des licences à des conditions raisonnables à toutes les entreprises qui souhaiteraient postuler . En échange, ces entreprises ont été invitées à apporter leurs propres brevets à une communauté de brevets commune.Bipolar Junction Transistor: Definition, Construction, Types, Function, Application, and FAQsDans les ordinateurs, comme dans les équipements de radio et de télévision, on utilisait des tubes électroniques relativement encombrants et consommant une énergie considérable. Les concepteurs, cependant, savaient comment les rendre plus petits et les usines savaient comment les fabriquer de manière fiable et à faible coût. Les nouveaux transistors, en revanche, étaient fragiles, ne pouvaient pas supporter des températures élevées et nécessitaient des équations beaucoup plus compliquées dans le travail de conception. Les postes téléphoniques n’utilisaient même pas de tubes. C’étaient des merveilles extrêmement fiables de l’ingénierie mécanique basées sur des relais et des bielles.

Peu de temps avant que Brittain, Bardeen et Shockley ne reçoivent le prix Nobel, la première application majeure du transistor était apparue. Il s’agissait d’une petite radio portable qui s’appelait même un transistor d’après le composant qui le rendait possible. Texas Instruments, qui fut la première entreprise à introduire une radio de ce type, finira par devenir célèbre dans la nouvelle industrie des semi-conducteurs. La deuxième entreprise, qui allait devenir un géant de l’industrie de l’électronique grand public, était japonaise. Cette société, qui a vu le jour après la Seconde Guerre mondiale, avait des ambitions internationales et a donc choisi le nom à consonance anglaise Sony.The Story of the Transistor | Nuts & Volts MagazineWilliam Shockley n’était pas présent le jour où le transistor a fonctionné pour la première fois. Dans sa colère, du moins selon les légendes, il s’est alors assis et a inventé un certain nombre de variétés différentes de transistors. Ceux-ci étaient basés sur la façon dont les trois contacts du transistor ont été créés ? par soudure, par diffusion sous chaleur, etc. Toutes ces variantes sont basées sur la méthode utilisée pour créer les différentes couches à travers lesquelles le courant est contrôlé par un signal vers une électrode au milieu des trois. Moins d’une décennie plus tard, un autre principe appelé l’effet de champ a été développé dans lequel la taille du canal à travers lequel le courant circule est contrôlée. Un Suédois nommé J Torkel Wallmark, qui travaillait à l’époque chez RCA aux États-Unis, a joué un rôle clé dans cette invention.

L’histoire du transistor continueThe Story of the Transistor | Nuts & Volts MagazineDepuis sa première apparition aux Bell Labs en 1947 jusqu’à aujourd’hui, le transistor a révolutionné l’industrie électronique peut-être plus que tout autre composant.

Depuis le milieu du XXe siècle, le transistor a joué un rôle essentiel dans l’innovation des technologies modernes. Alors que le transistor était principalement utilisé pour l’amplification dans un circuit analogique et la commutation dans un circuit numérique, la recherche et le développement intensifs ont continué d’ouvrir des portes pour de nouvelles applications à base de transistors.Illustration of duck in a microchip shooting lightning from its wings. Grâce à la technologie d’intégration à très grande échelle (VLSI), des milliards de transistors peuvent être placés sur une seule puce pour être utilisés dans des applications informatiques. Le M1 Ultra SoC d’Apple, par exemple, est composé de 114 milliards de transistors, le plus grand nombre de transistors jamais sur une puce.  Depuis le début du XXe siècle, les ingénieurs ont utilisé des transistors pour amplifier les signaux électriques. Le premier exemple de ce cas d’utilisation est venu de l’ingénieur électricien britannique John Ambrose Fleming lorsqu’il a inventé le tube à vide. Cependant, les tubes à vide rencontraient de nombreux inconvénients qui ne seraient résolus que par l’invention du transistor moderne.A schematic of the latch circuit.Le transistor à point de contact : une étoile est née

Le premier transistor reconnu a été développé par les chercheurs des Bell Labs Walter Brattain et John Bardeen en 1947. Après plusieurs efforts pour fabriquer un amplificateur avec du silicium, Bardeen et Brattain ont décidé d’utiliser une plaque de germanium et deux feuilles d’or pour fabriquer un transistor à contact ponctuel. Ils ont observé plus de trous pour les électrons lorsqu’une feuille d’or était placée à proximité de la surface du germanium. Les chercheurs de Bell ont également remarqué que le courant traversant le contact était encore amplifié et amplifié à l’autre contact de la feuille d’or.

Cette découverte a marqué l’aube d’une nouvelle ère dirigée par les transistors dans l’industrie électronique. En 1952, le transistor à point de contact est devenu largement accessible dans le commerce et a joué un rôle déterminant dans la fabrication de systèmes téléphoniques.

Du germanium au silicium

Dans une tentative d’améliorer la conception des transistors de Bardeen et Brattain, William Shockley a fabriqué le transistor à jonction à partir de germanium en 1951. Le transistor à jonction de Shockley était simplement un sandwich de semi-conducteurs à trois couches. Les couches externes contenaient beaucoup plus d’électrons que la couche intermédiaire. Shockley a expliqué que cette conception permettait au courant de circuler à travers les semi-conducteurs pris en sandwich pour créer un amplificateur.  Alors que le transistor à contact ponctuel et à jonction reposait sur du germanium, les chercheurs ont remarqué peu de temps après que le composant était tombé en panne à 180 ° F. En effet, le germanium introduit trop d’électrons libres dans les transistors lorsqu’il est chauffé à très haute température, décomposant l’ensemble du composant.                                                  Two die photo closeups. The first shows the complex grid of horizontal and vertical wiring. The second shows the underlying silicon and transistors.Cet inconvénient a inspiré Gordon Teal, chercheur à Texas Instruments, à inventer le tout premier transistor au silicium en 1954. Le transistor au silicium de Teal avait le même principe de fonctionnement que le transistor au germanium, mais il pouvait résister à des températures élevées. Le transistor au silicium était une structure npn et a été fabriqué via un processus de jonction développée.

Les MOSFET font l’ère moderne Le développement du transistor au silicium a conduit à l’invention de plus de transistors à base de silicium, tels que les transistors métal-oxyde-semi-conducteur (MOSFET). Le premier MOSFET a été fabriqué par le chercheur des Bell Labs, John Atalla, en 1960. La conception était basée sur les théories des effets de champ de Shockley. Contrairement au transistor à jonction sandwich, un MOSFET a un canal de semi-conducteurs de type n ou p. Un champ électrique, qui agit comme un robinet pour allumer et éteindre le courant dans le transistor, est généré lorsqu’une tension est appliquée au canal. Pour atteindre une vitesse de commutation élevée, les fabricants adoptent souvent un processus de décomposition épitaxiale lors de la fabrication. Ce processus produit également des tensions de claquage élevées dans les transistors.

La prochaine génération de transistors à l’échelle nanométrique

Selon la loi de Moore, le nombre de transistors par unité de surface dans un circuit intégré (CI) double tous les deux ans. Cette poussée de miniaturisation crée de la complexité pour la prochaine génération de transistors, de la microélectronique à la nanoélectronique. Aujourd’hui, les chercheurs visent à réduire la taille des transistors à l’échelle du nanomètre. Les transistors à base de silicium fonctionnant désormais dans des tailles nanométriques, les ingénieurs sont confrontés aux défis de conception et de fabrication associés à la diminution de l’espace physique. Par exemple, un MOSFET de taille 100 nm peut subir des effets de canal court qui affectent négativement les performances du transistor. De plus, les transistors en silicium de taille nanométrique subissent des courants de fuite de canal élevés.ImagePour remédier à ces limitations, les chercheurs se penchent désormais sur les matériaux nanotechnologiques pour fabriquer des transistors. Récemment, des chercheurs ont exploré des matériaux monocouches ultrafins 2D tels que le disulfure de molybdène pour créer des transistors plus fiables que les transistors en silicium miniaturisés. Les nanotubes de carbone et le graphène sont également des matériaux prometteurs pour remplacer le silicium dans les transistors.   De plus, une équipe de chercheurs de l’Université technique de Dresde a récemment présenté le « premier » transistor à jonction bipolaire organique efficace au monde . L’équipe a utilisé des couches organiques minces hautement ordonnées basées sur des films cristallins de rubrène dopé de type n et p pour développer des transistors bipolaires organiques. Ces transistors peuvent augmenter les performances de traitement et de transmission des données.

Le transistor

En 1947, le transistor a été démontré pour la première fois par Walter H. Brattain et John Bardeen à leurs supérieurs des laboratoires Bell. Un microphone et des écouteurs étaient connectés au transistor, et l’appareil était en fait parlé « sans changement notable de qualité », comme Brattain l’a écrit dans ses notes à propos de ce jour-là. Le nom de transistor vient de sa propriété électrique connue sous le nom de trans-résistance. L’appareil original, que les chercheurs ont travaillé pour la première fois le 16 décembre 1947, était une version à contact ponctuel, qui a ensuite été améliorée par William Schockley en tant que transistor à jonction. Les inventeurs ont partagé le prix Nobel de physique de 1956 pour leurs travaux. Le transistor a remplacé le tube à vide plus volumineux et a été qualifié de rêve de l’ingénieur en électronique

https://www.lexpress.fr/informations/les-decouvertes-qui-ont-change-notre-vie-4-l-ere-de-la-puce-savante_595627.html

https://www.greelane.com/fr/science-technologie-math%c3%a9matiques/science/biography-of-william-shockley-4843200/

https://www.ericsson.com/en/about-us/history/products/other-products/the-transistor–an-invention-ahead-of-its-time

https://www.computerhistory.org/siliconengine/invention-of-the-point-contact-transistor/

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https://www.computerhistory.org/tdih/december/23/

https://todayinsci.com/12/12_23.htm#event

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