Marcos importantes na evolução do transistor

Spencer queixo | 09 de dezembro de 2022

O primeiro transistor foi demonstrado com sucesso nos Laboratórios Bell em Murray Hill, Nova Jersey, em 1947. Esse dispositivo de três terminais gerou muitos dos dispositivos eletrônicos que possibilitam muitos dos produtos que consideramos normais hoje. Do transistor vieram os MOSFETs em suas várias encarnações, circuitos integrados e microprocessadores.

Enquanto os primeiros transistores produziram invenções humildes, como rádios transistorizados, melhorias subsequentes na tecnologia de transistores produziram calculadoras, computadores pessoais e dispositivos eletrônicos de potência.

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O que segue abaixo é um resumo dos desenvolvimentos mais significativos na rica história do transistor. Design News agradece a Wikipedia pelas informações nesta história.

Segundo a Wikipedia, a primeira patente para o transistor de efeito de campo foi registrada pelo físico austríaco-húngaro Julius Edgar Lilienfield em 25 de outubro de 1925, mas como ele não publicou artigos de pesquisa sobre seus dispositivos, seu trabalho foi ignorado pela indústria.

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Os esforços de desenvolvimento do transistor da Bell Lab resultaram de esforços em tempo de guerra para produzir diodos de mistura de cristal de germânio altamente puros, usados ​​em unidades de radar como um elemento de mistura de frequência em receptores de radar de microondas. Após a Segunda Guerra Mundial, os cientistas da Bell John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain começaram a trabalhar em um dispositivo semicondutor semelhante a um triodo. O truque acabou sendo produzir um fluxo consistente de elétrons entre o emissor e o coletor do dispositivo, o que foi possível ao colocar os condutores do emissor e do coletor muito próximos do condutor de controle na base do cristal.

Um estudante de pós-graduação da Purdue University, que se juntou ao esforço de pesquisa, notou que quando foi aplicado, não houve resistência, o que deu origem à ideia da injeção de portadores minoritários.

Armados com esse conhecimento, os cientistas da Bell passaram por várias partidas e paradas antes de finalmente construir o primeiro transistor funcional em 16 de dezembro de 1947. O transistor de ponto de contato apresenta dois contatos de ouro espaçados próximos, unidos por um pequeno pedaço de germânio.

Barden, Shockley e Brattain ganharam o Prêmio Nobel de Física por seus esforços.

Cientistas de Bell (da esquerda para a direita) John Bardeen, William Shockley e Walter Brattain, que inventaram o transistor em 1947.

Embora o primeiro transistor usasse germânio, esse material não era uma solução prática a longo prazo por causa de sua faixa limitada de temperatura operacional e dificuldades na purificação do composto. Uma equipe da Bell Labs liderada por Morris Tanenbaum desenvolveu o primeiro transistor de silício em funcionamento em 16 de janeiro de 1954. Um dispositivo semelhante foi desenvolvido por Gordon Teal da Texas Instruments alguns meses depois.

Em 1955, os cientistas do Bell Lab descobriram o efeito passivante da oxidação na superfície do semicondutor. O método de passivação de superfície é um marco importante para os transistores, pois posteriormente possibilitou a produção em massa de CIs.

A demonstração bem-sucedida da passivação do óxido de silício de uma superfície de silício, primeiro por Mohamed Atalla no Bell Labs e Jean Hoerni da Fairchild levou ao processo planar, que tornou possível a produção em massa de CIs de silício.

Também em 1959, o primeiro MOSFET foi produzido. O transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido de metal (MOSFET) foi inventado por Atalla e Dawon Kahng no Bell Labs. Eles fabricaram o dispositivo em novembro de 1959 e o apresentaram como o "dispositivo de superfície induzida por campo de dióxido de silício-silício" no início de 1960. Com sua alta escalabilidade, consumo de energia muito menor e densidade mais alta do que os transistores de junção bipolar, o MOSFET tornou possível construir circuitos integrados (ICs) de alta densidade permitindo a integração de mais de 10.000 transistores em um único IC.

Em comparação com os transistores bipolares, os MOSFETs não consomem corrente, exceto quando alternam entre estados e têm uma velocidade de comutação mais rápida.

O desenvolvimento do MOSFET em 1959 foi um passo fundamental na evolução do transistor.