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Développement de transistors

Développement de transistors


Après la démonstration des premiers transistors, il était évident que ce n'était pas un appareil facile à fabriquer et à utiliser. Beaucoup de développement de transistors était nécessaire.

Pour que le transistor soit développé pour en faire un dispositif viable, non seulement les processus devaient être développés, mais les matériaux aussi.

Le développement des transistors fait autant partie de l'histoire des transistors que tout autre.

Développement de transistors de jonction

Les premiers transistors à contact ponctuel n'étaient pas très fiables et ne convenaient pas à la fabrication. Il fallait développer une idée plus fiable et manufacturable.

En réalisant ce problème, Shockley lui-même a développé l'idée de remplacer les contacts ponctuels par une jonction p-n appropriée. Ce n'était pas juste une pensée passagère parce que toute la théorie derrière le fonctionnement du nouveau transistor à jonction de style avait été entièrement définie par des calculs. Ce qui est probablement plus surprenant, c'est qu'il a développé l'idée seulement quelques semaines après que son équipe ait inventé le premier dispositif de point de contact.

Même si Shockley a pu prouver la faisabilité du transistor de jonction, il lui a fallu un peu plus de temps pour en fabriquer un en laboratoire. Ce n'est qu'en avril 1949 que le premier fut produit. Il l'a fait en laissant tomber du germanium de type p fondu sur un type n chaud. La goutte résultante a ensuite dû être sciée au milieu pour former les deux jonctions p-n. En utilisant cette démonstration très grossière, il a pu montrer que l'appareil avait à la fois un gain de courant et de puissance.

Développement de matériaux

Au cours des années 50, de très grands changements se sont produits dans le développement des transistors. Une grande partie de cela a été provoquée par l'amélioration des techniques de fabrication et de raffinage des matières premières.

En 1950, Teal a réussi à utiliser le procédé Czockralski pour fabriquer des cristaux de germanium. Plus tard en 1952, Pfann a démontré le processus de raffinage de zone. Dans ce processus, une bobine d'induction est passée le long du cristal. En descendant, il fait fondre le matériau, ce qui entraîne le transport des impuretés jusqu'à la fin. De cette manière, des semi-conducteurs avec des niveaux d'impureté bien inférieurs pourraient être produits.

Les premiers stades de ces développements ont permis à Shockley de produire des cristaux qu'il pouvait doper avec des niveaux contrôlés des impuretés correctes pour faire une jonction p-n. Dans la prochaine étape de son travail, il a réussi à produire une structure n-p-n complète sur un cristal de germanium. Bien que le transistor ait fonctionné, ses performances n'étaient pas à la hauteur du standard que Shockley avait prévu. Un développement matériel supplémentaire était nécessaire.

Au fur et à mesure que la technologie des matériaux se développait, de plus en plus d'entreprises ont commencé à produire des transistors. Au départ, Bell commercialisait à la fois des variétés à point de contact et des variétés «cultivées à jonction». Peu de temps après, General Electric a introduit un type qu'ils ont appelé leur dispositif de jonction en alliage.

Jusqu'à cette époque, tous les transistors étaient en germanium. En fait, à la conférence de l'Institute of Radio Engineers en mai 1954, un certain nombre d'orateurs ont déclaré que les transistors en silicium étaient loin de devenir réalité pendant de nombreuses années. À leur grande surprise, Teal, qui avait maintenant déménagé dans une société peu connue appelée Texas Instruments, a produit un appareil en silicone fonctionnel. Cela a donné au Texas une avance dans le domaine des transistors, ce qui en fait un fabricant majeur de semi-conducteurs. Il a fallu plusieurs années aux autres fabricants pour introduire leurs propres variétés d'appareils en silicone.

Alors que le Texas a pris les devants en développant le transistor en silicium, Bell et General Electric ont continué avec d'autres lignes d'enquête. Le processus de diffusion des impuretés dans le semi-conducteur a été perfectionné afin que les structures requises puissent être produites. En plus de cela, une autre amélioration majeure était la capacité de pouvoir faire croître des couches d'oxyde sur les structures. Avec les techniques photographiques, cela a permis de contrôler plus précisément les zones d'impureté.

Avec la diffusion et les techniques photographiques établies, il était possible de produire de nombreux transistors à partir d'une seule plaquette. La tranche pourrait alors être coupée pour produire les transistors individuels. De cette manière, ils pourraient être produits en quantités suffisantes pour commencer à ramener les prix à des niveaux où ils étaient plus compétitifs avec les vannes.

Malgré les améliorations, les transistors étaient encore relativement chers. Au début des années 1960, un transistor marqué ordinaire coûterait environ £ 1 10s 0d (£ 1-50), mais pour ceux qui ne se soucient pas trop des spécifications, des transistors à points rouges et blancs pourraient être achetés. C'étaient effectivement des rejets des fabricants, mais idéaux à bien des égards pour les amateurs amateurs. La couleur indiquait la réponse en fréquence de l'appareil, la tache rouge était les appareils audio et la tache blanche était pour r.f. applications, mais avec une réponse en fréquence limitée à deux ou trois MégaHertz au mieux. Ces appareils pourraient être achetés beaucoup moins cher à environ cinq shillings (25 pence) chacun.

Au cours des années 1960, les prix des transistors ont chuté de façon spectaculaire à mesure que leur utilisation augmentait. Le silicium a remplacé le germanium et les performances ont également été améliorées avec des transistors comme le BC107 largement utilisés.


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