Transistor de contacto puntual

El transistor de contacto puntual fue el primer tipo de transistor que se demostró con éxito. Fue desarrollado por los científicos investigadores John Bardeen y Walter Brattain en los Laboratorios Bell en diciembre de 1947. ^{[1] [2]} Trabajaron en un grupo dirigido por el físico William Shockley . El grupo había estado trabajando en conjunto en experimentos y teorías de efectos de campo eléctrico en materiales de estado sólido , con el objetivo de reemplazar los tubos de vacío con un dispositivo más pequeño que consumiera menos energía.

El experimento crítico, llevado a cabo el 16 de diciembre de 1947, consistió en un bloque de germanio , un semiconductor , con dos contactos de oro muy próximos entre sí sujetos por un resorte. Brattain colocó una pequeña tira de papel de oro sobre la punta de un triángulo de plástico (una configuración que es esencialmente un diodo de contacto puntual ). Luego cortó cuidadosamente el oro en la punta del triángulo. Esto produjo dos contactos de oro aislados eléctricamente muy próximos entre sí.

La pieza de germanio utilizaba una capa superficial con exceso de electrones . Cuando una señal eléctrica atravesaba la lámina de oro, inyectaba agujeros de electrones (puntos en los que faltaban electrones). Esto creaba una capa delgada en la que había escasez de electrones.

Una pequeña corriente positiva aplicada a uno de los dos contactos tenía una influencia en la corriente que fluía entre el otro contacto y la base sobre la que estaba montado el bloque de germanio. De hecho, un pequeño cambio en la corriente del primer contacto causaba un cambio mayor en la corriente del segundo contacto; por lo tanto, era un amplificador . El terminal de entrada de baja corriente en el transistor de contacto puntual es el emisor, mientras que los terminales de salida de alta corriente son la base y el colector. Esto difiere del tipo posterior de transistor de unión bipolar inventado en 1951 que funciona como lo hacen todavía los transistores, con el terminal de entrada de baja corriente como base y los dos terminales de salida de alta corriente como emisor y colector.

El transistor de contacto puntual fue comercializado y vendido por Western Electric y otros, pero finalmente fue reemplazado por el transistor de unión bipolar, que era más fácil de fabricar y más resistente. El transistor de contacto puntual siguió produciéndose hasta alrededor de 1966 ^{[ cita requerida ]} , momento en el que el transistor planar de silicio dominaba el mercado.

Si bien los transistores de contacto puntual generalmente funcionaban bien cuando los contactos metálicos simplemente se colocaban juntos en el cristal de base de germanio, era deseable obtener una ganancia de corriente α lo más alta posible.

Para obtener una mayor ganancia de corriente α en un transistor de contacto puntual, se utilizó un breve pulso de alta corriente para modificar las propiedades del punto de contacto del colector, una técnica llamada "conformación eléctrica". Por lo general, esto se hacía cargando un condensador de un valor específico a un voltaje específico y luego descargándolo entre el colector y los electrodos de base. La conformación tenía una tasa de fallas significativa, por lo que muchos transistores encapsulados comerciales tuvieron que descartarse. Si bien los efectos de la conformación se entendieron empíricamente, la física exacta del proceso nunca pudo estudiarse adecuadamente y, por lo tanto, nunca se desarrolló una teoría clara para explicarlo o brindar orientación para mejorarlo.

A diferencia de los dispositivos semiconductores posteriores, era posible para un aficionado fabricar un transistor de contacto puntual, comenzando con un diodo de contacto puntual de germanio como fuente de material (incluso se podía usar un diodo quemado; y el transistor podía reformarse si se dañaba, varias veces si era necesario). ^[3]

Algunas características de los transistores de contacto puntual difieren de los transistores de unión ligeramente posteriores:

• La ganancia de corriente de base común (o α ) de un transistor de contacto puntual es de alrededor de 2 a 3, mientras que α de un transistor de unión bipolar (BJT) no puede superar 1 y la ganancia de corriente de emisor común (o β) de un transistor de contacto puntual no puede superar 1, mientras que β de un BJT suele estar entre 20 y 200.
• Resistencia diferencial negativa .
• Hasta el desarrollo del transistor de barrera de superficie en 1953, los transistores de contacto puntual eran los transistores más rápidos disponibles, ^{[4] [5] : 227} algunos operaban en la parte inferior de la banda VHF cuando los transistores de unión más rápidos todavía apenas podían operar a unos pocos MHz.
• El ataque de humedad fue menos dañino para los transistores de contacto puntual que para los transistores de unión, ^{[5] : 386} porque su resistencia inversa del colector es menor y la corriente de corte del colector es mayor.
• Cuando se utilizan en modo saturado en lógica digital , en algunos diseños de circuitos (pero no en todos) se traban en el estado "encendido" , ^{[ cita requerida ]} lo que hace necesario quitarles la energía por un corto tiempo en cada ciclo de la máquina para devolverlos al estado apagado.

• Radio de cristal
• Duodiodo
• Transistrón

• Bardeen, J.; Brattain, WH (15 de julio de 1948). "El transistor, un triodo semiconductor". Physical Review . 74 (2). American Physical Society: 230–231. Bibcode :1948PhRv...74..230B. doi : 10.1103/physrev.74.230 .

• El transistor de contacto puntual
• Artículo de PBS