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o inclusive la misma Internet
Pero ninguno de estos maravillosos inventos o dispositivos se podrían haber desarrollado, sin la invención del TRANSISTOR. Este va a ser el tema de este post, recorriendo la historia y sus aplicaciones. Los invito a que lean para ver de que se trata eso. Comenzamos...
TRANSISTORES
¿QUÉ SON LOS TRANSISTORES?
Los transistores son componentes electrónicos que están presentes en casi todo dispositivo eléctrico y electrónico. Funcionan en base a materiales semiconductores y poseen tres terminales. Puede ser usado como amplificador o como interruptor
Son una parte fundamental de todos los aparatos electrónicos, tanto digitales como análogos.
En los dispositivos digitales se utiliza como interruptor, pero también se usa para otras funciones que se relacionan con las memorias RAM y puertas lógicas. En cambio, en los aparatos analógicos, se usan los transistores como amplificadores.
Existen varios tipos de transistores entre los que tenemos los transistores bipolares y los transistores de efecto de campo. Los primeros se fabrican mediante la unión de tres cristales semiconductores y son los más utilizados en todo tipo de artefactos electrónicos y analógicos.
LA HISTORIA DE LOS TRANSISTORES
En el año 1956 el premio Nobel de física fue compartido por tres grandes científicos: William Bradford Shockley, John Bardeen y Walter Houser Brattain por el que es considerado como el mayor desarrollo tecnológico del siglo XX: el transistor. La historia de cómo se inició la carrera por la miniaturización de los dispositivos tecnológicos que aún no ha terminado en nuestros días me parece fascinante. Llena de brillantez, peleas y afán de superación.
¿Por qué se construyeron los primeros transistores?
La construcción de los primeros transistores respondía a una necesidad técnica: hacer llamadas telefónicas a larga distancia. Es por esto que los descubridores de esta nueva tecnología trabajaban para la American Telephone and Telegraph Corporation (AT&T), fundada por Alexander Graham Bell y conocida inicialmente como la Bell Telephone Company.
En 1906 el inventor Lee De Forest desarrolló un triodo en un tubo de vacío. ¿Qué significado tuvo? Colocando este invento a lo largo de la línea telefónica se podía amplificar la señal lo suficiente como para poder hacer llamadas a larga distancia. El triodo está compuesto de tres partes: un cátodo que emite electrones, un ánodo que los capta y una rejilla situada entre los dos a la que se puede aplicar tensión. Variando ligeramente la tensión de la rejilla podemos variar enormemente el flujo de electrones entre el cátodo y el ánodo, en esto consiste la amplificación de la señal eléctrica en la que se ha traducido la señal sonora.
Además podía utilizarse como rectificador (para convertir corriente alterna en continua) y como una puerta que permitiese pasar la corriente o no (on-off), la base de la electrónica y computación posterior. Es más, uno de los limitantes en las primeras computadoras era la gran cantidad de triodos que necesitaban. Pero lo que no se les puede negar es que revolucionaron su época al permitir amplificar las señales de radio dando un impulso a este medio de comunicación que le llevó a ser el más importante durante la primera mitad del siglo XX.
AT&T rápidamente compró la patente y mejoró el tubo. Pero surgió un problema. Los tubos de vacío producían mucho calor, necesitaban mucha energía y debían ser reemplazados continuamente. Era necesario otro método para amplificar la señal. Buscando respuestas la compañía creó en 1926 un centro de investigación conocido como Laboratorios Telefónicos Bell (Bell Labs), responsable de descubrimientos tan importantes como el lenguaje de programación C, la astronomía radial, el sistema operativo Unix, y lo que nos atañe, el transistor.
El pensador, el experimentador y el visionario
Después de finalizada la Segunda Guerra Mundial el director del laboratorio Mervin Kelly buscó un grupo de científicos que dieran con la solución a los problemas que causaba el tubo de vacío y tenía algo en mente para reemplazarlo: los semiconductores. ¿Qué es un semiconductor? Un elemento que en determinadas condiciones puede conducir la electricidad (por ejemplo, a una temperatura alta), pero si cambiamos esas condiciones deja de permitir el paso de electrones. Los más importantes son el silicio (Si) y el germanio (Ge).
El director del nuevo equipo de investigadores fue William Shockley, un visionario capaz de ver la importancia de los transistores antes que nadie, Walter Brattain, un físico experimental capaz de construir y reparar prácticamente cualquier cosa y John Bardeen, capaz de ir más allá en la comprensión de los fenómenos aparentemente complejos y exponerlos de la manera más sencilla posible. Tres personajes con una marcada personalidad, lo que les llevaría a alguna que otra confrontación, lo que se manifestó a la hora de repartirse los méritos.
En 1947, durante el conocido como "Mes milagroso" entre el 17 de noviembre y el 23 de diciembre realizaron infinidad de pruebas para mejorar el dispositivo hasta llegar a conseguir su objetivo: el primer transistor de contacto puntual, hecho con dos púas de metal (oro) que se presionan sobre la superficie de material semiconductor (germanio) en posiciones muy próximas entre sí.
Choque de egos
Shockley pensaba que él era el merecedor de la gloria, era el supervisor y había aportado la idea inicial. Así que decidió patentar el transistor a su nombre. A decir verdad Shockley mejoró considerablemente el transistor en un mes, creando el transistor de unión. Bardeen pronto describió la situación como intolerable.
Eran habituales las imágenes de prensa en las que aparecía en un primer plano Shockley sentado al lado de un microscopio con Bardeen y Brattain detrás de él mirándole. Brattain admitió después que odiaba esa foto. Ya no podían seguir trabajando juntos.
Y cada uno siguió su camino, Brattain como profesor en el Whitman College, Bardeen como físico teórico en la Universidad de Illinois, y Shockley fundó su propia compañía de semiconductores, la primera de su tipo en lo que llegó a ser Silicon Valley, aunque conocida por no ser nunca capaz de sacar un producto comercialmente viable.
El impacto de los transistores fue enorme, transformaron el mundo de la electrónica y el diseño de computadoras al permitir disminuir infinitamente su tamaño al librarse de los voluminosos y frágiles triodos de vacío. Y así comenzaron a disminuir las tallas de nuestros dispositivos electrónicos. Hasta hoy día, en el que empieza a ser común un móvil con el tamaño de un reloj.
Tipos de transistores.
Transistores de potencia: En electrónica es muy habitual el hablar de transistores de baja potencia (pequeña señal) y de transistores de potencia (gran señal). Es una forma muy sencilla de diferenciar a los transistores que trabajan con potencias relativamente pequeñas de los transistores que trabajan con potencias mayores.
Transistores de contacto puntual: Fue el primer transistor capaz de obtener ganancia. Consta de una base de germanio, semiconductor para entonces mejor conocido que la combinación cobre-óxido de cobre, sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que constituyen el emisor y el colector.
Zona de trabajo de los transistores.
CORTE.- No circula intensidad por la Base, por lo que, la intensidad de Colector y Emisor también es nula.La tensión entre Colector y Emisor es la de la batería. El transistor, entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto.
SATURACIÓN.- Cuando por la Base circula una intensidad, se aprecia un incremento de la corriente de colector considerable. En este caso el transistor entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor cerrado. De esta forma, se puede decir que la tensión de la batería se encuentra en la carga conectada en el Colector.
ACTIVA.- Actúa como amplificador. Puede dejar pasar más o menos corriente.
Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturación se dice que trabaja en conmutación. En definitiva, como si fuera un interruptor.
La ganancia de corriente es un parámetro también importante para los transistores ya que relaciona la variación que sufre la corriente de colector para una variación de la corriente de base.
Simbologia.
APLICACIONES DE LOS TRANSISTORES
Amplificación
Los amplificadores usan transistores para amplificar sonido. Los micrófonos, guitarras, teclados y baterías electrónicas usan transistores para transmitir sonido electrónico.
Interruptores
Muchos interruptores utilizan transistores para encender y apagar. Los interruptores pueden ser encontrados en amplificadores, aviones, automóviles, casa, lámparas y radios.
Computadoras
Muchos transistores microscópicos trabajan dentro de una computadora para calcular y transmitir códigos binarios a otros transistores. Los transistores trabajan como un grupo denominado circuito integrado.
Ayuda auditiva
Pequeños transistores ayudan a escuchar a la gente con pérdida auditiva. Los pequeños transistores ayudan a amplificar el sonido a un nivel ajustable al usuario.
Radios
Los transistores ayudaron a llevar radios personales a mucha gente en la década de 1960 y ayudaron a mejorar la comunicación.
Exploración espacial
Las mejoras y nuevos usos de los transistores ayudaron a la causa de la exploración espacial. Con su uso en computadoras, comunicaciones e interruptores, el transistor hizo posible el lanzamiento de un ser humano a la luna y pusieron en la órbita terrestre grandes telescopios que nos ayudan a estudiar el universo.
Telefonía Celular
Tal vez uno de los dispositivos mas usados hoy en día por la gente al rededor de todo el mundo. Esta compuesto por millones de transistores.
MicroControladores - MicroProcesadores - Circuitos Integrados
El corazón de estos chips se basa en millones de transistores ensamblados en un mismo chip de dimensiones pequeñas.
Electrónica General
Al final, todo dispositivo electrónico está construido por transistores. La industria moderna no se puede concebir sin el uso de dispositivos electrónicos con transistores adentro, desde controladores de procesos como PLCs, instrumentos de medición y control, hasta los grandes sistemas de control distribuido para una central nucleoeléctrica por ejemplo, pasando por un simple circuito con leds.
INVENTORES
Primer Transistor de la historia.
William Bradford Shockley
William Bradford Shockley (13 de febrero de 1910 - 12 de agosto de 1989) fue un físico estadounidense. Obtuvo el premio Nobel de Física en 1956
John Bardeen
John Bardeen (Madison, Estados Unidos 23 de mayo de 1908 - Boston, 30 de enero de 1991) fue un físico estadounidense galardonado con los Premios Nobel de Física de los años 1956 y 1972
Walter Houser Brattain
Walter Houser Brattain (Amoy, China, 10 de febrero de 1902 - 13 de octubre de 1987) fue un físico estadounidense. Obtuvo el premio Nobel de Física en 1956
CURIOSIDADES
1. Antes del transistor la única opción para amplificar señales era el TRIODO (BULBO) inventado por Lee De Forest, cabe mencionar que fue una modificación a la válvula de Flemminng, tal detalle creo conflictos de patente entre ellos.
2. Irónicamente De Forest no podía explicar a detalle por que amplificaba, se limitaba a decir: LO QUE IMPORTA ES QUE FUNCIONA! fue Edwin Armstrong (inventor de la FM) quien explico como operaba el Triodo.
3. En 1947 funcionó el primer transistor cuando Walter Brattain conecto el circuito frente al osciloscopio y dijo... ESTA COSA TIENE GANANCIA!
4. Entre los 3 físicos Shockley, Bardeen y Brattain surguieron problemas para repartirse el crédito del transistor de punta de contacto, por tal motivo hubo rompimiento y Shockley por orgullo propio decidió crear solo el transistor de unión.
5. Brattain aceptó que odiaba la foto donde aparecen los tres con Shockley al centro tocando el prototipo, la razón es por que lo consideraba solo un "Teorista" y de carácter egocéntrico.
6. Los tres recibieron el premio Nobel de Física en 1956, para entonces las fricciones se habían disipado.
7. Los estudiantes de William Shockley lo admiraban por que "podía ver los electrones".
8. Shockley fue el primer físico en crear una empresa de semiconductores, eligió el valle de San José California para estar cerca de su madre, por tal motivo tiene el mérito de dar el nombre a "Silicon Valley"
9. Cuando Shockley inicio su empresa contrato a estudiantes y egresados, al poco tiempo hubo conflicto y 8 de sus mejores empleados salieron para fundar Fairchild, la historia los bautizo como "Los 8 Traidores".
10. Dos de los co-fundadores de Fairchild crearon Intel.
