Transistor

thumb|right|Divèrsei modèls de transistors.

Un transistor es un compausant electronic actiu compausat de semiconductors. Permet de contrarotlar ò d'amplificar de tensions ò de corrents electrics. Imaginat durant l'entre doas guèrras, foguèt desvolopat après la Segonda Guèrra Mondiala e plusors familhas diferentas de transistors existisson. Es lo compausant actiu pus important dei circuits electronics modèrnes, en particular dins lei circuits integrats que son la basa de la microelectronica actuala. La màger part dei transistors actuaus son fabricats a partir d'un silici fòrça pur, mai d'autrei materiaus semiconductors a basa de germani, de galli ò d'indi son utilizables per d'aplicacions precisas. Aquò a menat a la creacion d'un important sector industriau, principalament basat en Extrèm Orient, per respòndre a la demanda mondiala de transistors.

Etimologia

Lo tèrme « transistor » provèn de l'anglés transfer resistor (« resisténcia de transferiment ») que foguèt seleccionat per un comitat de 26 personas dei laboratòris Bell lo 28 de mai de 1948. Per de rasons comercialas, un nom cort evocant la tecnologia dei tubes electronics èra cercat. Per metonimia, lo tèrme designèt tanben lei receptors radiò equipats de transistors.

Istòria

Lei sistèmas precursors

thumb|right|Tube electronic Audion de 1906.

Inventat au començament dau sègle XX per lo Britanic John Ambrose Fleming (1849-1945) e per l'Estatsunidenc Lee De Forest (1873-1961)I aguèt una controvèrsia entre lei dos òmes per determinar la paternitat de l'invencion. D'efiech, en 1904, Fleming aviá brevetat un diòde que foguèt utilizat, tres ans pus tard, per De Forest per fabricar un triòde en plaçant una grilha entre lo catòde e l'anòde. Dich Audion, aqueu triòde es generalament considerat coma lo premier tube electronic vertadier., lo tube electronic foguèt lo premier dispositiu electronic amplificator utilizable per la produccion en massa dei premiereis aparelhs electronics (receptors radiò, television, radars, etc.)(fr) Alain Vignes, Le silicium, du sable aux puces 1. Composants microélectroniques · Volume 1, ISTE Editions Limited, 2023, pp. 161-164.. Demorèt lòngtemps l'unic sistèma capable d'assegurar aqueu tipe d'operacion car lei premiers transistors avián un còst proïbitiu ò èran solament impossibles de fabricar. Per exemple, foguèt lo cas dau transistor d'efiech de camp brevetat mai d'un còp en Canadà e ais Estats Units entre 1925 e 1928 per lo fisician Julius Edgar Lilienfeld (1882-1963)(en) Jean-Pierre Colinge e James C. Greer, Nanowire Transistors. Physics of Devices and Materials in One Dimension, Cambridge University Press, 2016, p. 1.(fr) Henri Lilen, La belle histoire des révolutions numériques électronique, informatique, robotique, internet, intelligence artificielle, De Boeck supérieur, 2019.. Lo tèxte acompanhant sa revendicacion descriu pas de prototipe foncionau car l'industria deis ans 1920-1930 èra pas en mesura de produrre lei semiconductors requists. En Euròpa, una demanda similara foguèt realizada en 1934 per l'engenhaire alemand Oskar Heil (1908-1994) que se turtèt au meteis problema de la factibilitat tecnica(en) Jean-Pierre Colinge e James C. Greer, Nanowire Transistors. Physics of Devices and Materials in One Dimension, Cambridge University Press, 2016, p. 1..

Lei premiers transistors operacionaus

thumb|right|Replica dau premier transistor foncionau.

Lei premiers transistors operacionaus foguèron concebuts per doas còlas independentas après la Segonda Guèrra Mondiala. La premiera èra compausada de John Bardeen (1908-1991), de Walter Brattain (1902-1987) e de William Shockley (1910-1989)(en) M. Guarnieri, « Seventy Years of Getting Transistorized », IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 11, n° 4, 2017, pp. 33-37.Lei tres òmes recebèron lo Prèmi Nobel de Fisica de 1956 per sei trabalhs sus lei transistors.. Trabalhant dins lei laboratòris Bell, Bardeen e Brattain observèron lei proprietats dau dispositiu fach de doas partidas d'aur plaçadas en contacte amb un cristau de germani. Quand lo contacte èra establit entre lei tres elements, un senhau superior au senhau d'intrada èra produch a la sortida dau sistèma. Shockley, lo cap dau departament de Fisica de l'Estat Solid comprenguèt rapidament l'interès d'aquela descubèrta e realizèt plusors descubèrtas suplementàrias sus lo comportament electric dei semiconductors durant lei mes seguents. Aquò menèt a la fabricacion dau premier transistor d'efiech de camp. Pasmens, aqueu dispositiu èra tròp similar ai brevets de Lilienfeld. De mai, èra encara tròp complèxe e son foncionament èra mau-segur(en) Thomas H. Lee, « The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits », Soldering & Surface Mount Technology, vol. 16, n° 2, 2003, Cambridge University Press.. Ansin, lei tres òmes privilegièron donc lo depaus d'un premier brevet relatiu a un transistor de contacte en 1947.

La segonda còla que descurbiguèt lo transistor de contacte èra principalament compausada dei fisicians alemands Herbert Mataré (1912-2001) e Heinrich Welker (1912-1981). Durant la guèrra, Mataré aviá estudiat lei cristaus de silici e de germani dins l'encastre dei recèrcas menadas per lo III Reich sus lei radars. En 1947, lei dos òmes trabalhavan per una filiala de Westinghouse basada a París. A partir de l'observacion d'un fenomèn d'interferéncia, fabriquèron un dispositiu a basa de germani qu'èra relativament similar a l'invencion de Bardeen, de Brattain e de Shockley. Aguent descubèrt lei trabalhs d'aqueu grop, Westinghouse se preissèt de depausar un brevet en aost de 1948 en França per iniciar la produccion industriala de son transistronD'efiech, lo drech de la proprietat intellectuala permetiá a Westinghouse d'obtenir un brevet limitat a França, çò qu'èra sufisent per i trobar una aplicacion dins lei telefòns.. Utilizat per complir d'operacions d'amplificacion dins la ret telefonica francesa, foguèt lo premier transistor comercializat dins lo monde.

Lei transistors bipolars

thumb|right|Vista intèrna d'un transistor bipolar deis ans 1970.

Lo premier transistor bipolar vertadier foguèt inventat per William Shockley que demandèt un brevet per aqueu tipe de transistor lo 26 de junh de 1948. Aquò entraïnèt de recèrcas suplementàrias au sen dei laboratòris Bell. Lo 12 d'abriu de 1950, Gordon Teal (1907-2003) e Morgan Sparks (1916-2008) concebèron lo premier transistor bipolar basat sus una joncion NPN permetent d'amplificar un transistor de germani(fr) Alain Vignes, Le silicium, du sable aux puces 1. Composants microélectroniques · Volume 1, ISTE Editions Limited, 2023, pp. 161-164.. En 1953, la companhiá Philco desvolopèt lo premier transistor iperfrequéncia, totjorn a basa de germani(en) W. E. Bradley, « The Surface-Barrier Transistor: Part I-Principles of the Surface-Barrier Transistor », Proceedings of the IRE, vol. 41, n° 12, decembre de 1953, pp. 1702-1706.. Per aquò, de depressions de quauquei microns èran estadas cavadas sus un supòrt de germani. Puei, gràcias a un procès electroquimic, de jaç de sulfat d'indi foguèron placats dessüs per tenir lo ròtle de collector e d'emetor(en), « Philco Claims Its Transistor Outperforms Others Now In Use », The Wall Street Journal, 4 de decembre de 1953, p. 4.(fr) Alain Vignes, Le silicium, du sable aux puces 1. Composants microélectroniques · Volume 1, ISTE Editions Limited, 2023, pp. 177-178..

Lei transistors bipolars de germani dominèron largament l'industria dau transistor durant leis ans 1950-1960(fr) Alain Vignes, Le silicium, du sable aux puces 1. Composants microélectroniques · Volume 1, ISTE Editions Limited, 2023, pp. 161-164.. Per exemple, equipèron la màger part deis ordinators, comprés lei calculators d'IBM. Pasmens, a partir deis ans 1960, foguèron remplaçats per lei transistors de silici. Amb lo desvolopament de l'electronica durant la segonda mitat dau sègle XX, la produccion aumentèt fòrça, mai dins leis ans 1970, lei transistors MOSFET remplacèron la màger part dei transistors bipolars utilizats coma comutator(fr) Alain Vignes, Le silicium, du sable aux puces 1. Composants microélectroniques · Volume 1, ISTE Editions Limited, 2023, pp. 161-164..

Lei transistors d'efiechs de camp

thumb|Intel 4004, microprocessor de 1971 que son foncionament èra basat sus de transistors MOSFET.

L'idèa dau transistor d'efiech de camp (FET) èra ja estada prepausada per Lilienfeld a la fin deis ans 1920. Dins leis ans 1950, lei progrès en matèria de fabricacion de materiaus semiconductors permetèron de fabricar lei premiers modèls operacionaus. De mai, lei còlas dei laboratòris Bell trabalhèron per melhorar lei teorias de l'entre doas guèrras. Lo premier FET vertadier foguèt probablament aqueu de George C. Dacey (1921-2010) e de Ian M. Ross (1927-2013) en 1953(en) Jun-Ichi Nishizawa, « Junction Field-Effect Devices », Semiconductor Devices for Power Conditioning, 1982, pp. 241-242.. Pasmens, pendent leis ans 1950-1960, lei transistors bipolars èran preferits car lor industrializacion èra pus aisada. De mai, de fenomèns quantics a la superficia dei transistors de silici limitavan sei performàncias.

En 1955, Carl Frosch (1908-1984) e Lincoln Derick descurbiguèron per azard lei proprietats de passivacion d'un jaç de dioxid de silici(en) Howard Huff e Michael Riordan, « Frosch and Derick: Fifty Years Later (Foreword) », The Electrochemical Society Interface, vol. 16, n° 3, 2007, p. 29.. Aquò li permetèron de fabricar un premier transistor d'efiech de camp operacionau en 1957(en) C. J. Frosch e L. Derick, « Surface Protection and Selective Masking during Diffusion in Silicon », Journal of the Electrochemical Society, vol. 104, n° 9, 1957, p. 547.. Aquò suscitèt un interès novèu per leis oxids de silici(en) J. R. Ligenza e W. G. Spitzer, « The mechanisms for silicon oxidation in steam and oxygen », Journal of Physics and Chemistry of Solids, n° 14, 1960, pp. 131-136.(en) Bruce E. Deal, « Highlights Of Silicon Thermal Oxidation Technology », Silicon materials science and technology, The Electrochemical Society, 1998, p. 183.(en) Bo Lojek, History of Semiconductor Engineering, Springer Science & Business Media, 2007, p. 322.. En 1959, aquelei recèrcas sus la passivacion dau jaç extèrne d'un materiau per tractament termic permetèron a l'Egipcian Mohamed M. Atalla (1924-2009) de concebre lo premier transistor d'efiech de camp amb una grilha metau-oxid (MOSFETDe l'anglés Metal–oxide–semiconductor field-effect transistor.)(en) E. Kooi, A. Schmitz, "Brief Notes on the History of Gate Dielectrics in MOS Devices" dins High Dielectric Constant Materials: VLSI MOSFET Applications, 2005, Springer Science & Business Media, pp. 33–44.. Foguèt ansin concebut en 1960 lo premier MOSFET utilizat dins un circuit integrat en 1963. En parallèl, foguèt desvolopada la tecnica de fabricacion CMOSDe l'anglés Complementary metal oxide semi-conductor. que permetèt de simplificar la produccion de transistors MOSFET. Aquelei transistors prenguèron rapidament – e tènon encara – un ròtle centrau dins l'electronica actuala, especialament dins lei circuits integrats numerics. D'efiech, aquò permet de miniaturizar lei transistors e d'aumentar fòrça lor densitat sus un dispositiu, çò qu'es a l'origina de l'aumentacion regulara de la poissança dei processors informatics.

Galariá

Lei diferentei familhas de transistor e lor foncionament

Generalitats

Un transistor es un compausant electronic que tèn tres electròdes actius. Alimentat per un sinhau feble, es capable de contrarotlar una tension ò un corrent important. Aquò li permet de complir lei foncions d'amplificator ò d'interruptor(fr) Théma Larousse : Sciences et Techniques, Larousse, 1990, p. 222.. Dos tipes principaus de transistors existisson :