Shockley delante de una pizarra que muestra el concepto de transistor de unión, ideado por él.
Tal y como vimos en el anterior artículo de esta serie, Bardeen y Brattain presentaron su dispositivo amplificador a los directivos de los Bell Labs el 23 de diciembre de 1947. Tras dicho acto, los directivos del laboratorio Bell Labs no imaginaban todo lo que podía hacer el transistor (nombre que todavía no tenía en aquellos días), pero suponían que tenían algo grande entre manos. Retrasaron la presentación oficial del dispositivo varios meses por tres motivos esenciales:
i) Comprender en profundidad el funcionamiento del nuevo dispositivo
ii) Disponer de tiempo suficiente para redactar y presentar todas las patentes de los diversos dispositivos probados el año anterior
iii) Consultar con el ejército ya que, como mínimo, el transistor podría revolucionar las comunicaciones, algo que le daría una ventaja evidente al ejército de EE. UU, en especial si se mantenía la confidencialidad. Kelly confiaba en que el ejército no quisiera mantener en secreto la invención, pero sabía que podría suceder.
Por todas estas razones, el descubrimiento se mantuvo estrictamente confidencial durante siete meses, ya que a los directivos de Bell Labs les preocupaba que el avance pudiera estar produciéndose simultáneamente en otro lugar, quizás en el grupo de Karl Lark-Horowitz de la Universidad de Purdue. Mientras tanto, Bardeen trabajó con un abogado para redactar las patentes. El artículo en el que se anunció el descubrimiento se envió a la revista Physical Review con la petición de retrasar su publicación hasta que Bell recibiera la noticia de que el descubrimiento no sería clasificado por parte del ejército.
Mientras se redactaban las patentes, los abogados de A. T. & T. no admitieron que el nombre de Shockley apareciera como inventor. Si le hacía aparecer, tendrían que justificar cómo se había llegado desde la idea del efecto de campo al transistor de puntas de contacto, lo que no era sencillo y, si lo hubiera sido, tendrían que lidiar con las patentes previas del olvidado Julius Lilienfeld, quien en la década de los años 1920 había obtenido varias relativas a un transistor de efecto de campo. Por tanto, consagraron la idea, correcta por otra parte, de que el transistor de puntas de contacto no tenía relación ni estructural ni conceptual con el efecto de campo y, por tanto, Shockley se quedó fuera de la invención [1].
1. El transistor de Shockley o transistor de unión (24-dic 1947/23-enero 1948)
Tras conocer el éxito de Bardeen y Brattain, los celos de Shockley estallaron y el ambiente dentro del grupo se hizo insoportable. Lo asombroso de la situación vino a continuación: Shockley tenía varios viajes comprometidos después de esas Navidades, pero tuvo tiempo para, estando de viaje y prácticamente sin volver a los laboratorios Bell, concebir una idea diferente del transistor. Entendía, correctamente, que el transistor de puntas era físicamente endeble y muy difícil de fabricar en serie. Se necesitaba algo diferente, miniaturizable y robusto. El 23 de enero de 1948 tenía descrita en su cuaderno de laboratorio la nueva estructura, que es conceptualmente diferente al transistor de puntas, el transistor de unión. En su nuevo dispositivo, Shockley trasladó la zona más crítica del transistor (la base) al interior del dispositivo, evitando los efectos de superficie de que adolecía el transistor de Bardeen y Brattain. Desde entonces, todos los transistores bipolares responden a la idea de Shockley de tener la base dentro del dispositivo.
Izquierda: Cuaderno de laboratorio de Shockley explicando los detalles del transistor de unión. Derecha: el dispositivo ideado por Shockley partía del de Bardeen y Brattain en el que colocó encima de la capa de inversión del dispositivo de los primeros una capa n a la que había acceso independiente, según se ve en el esquema de su cuaderno de laboratorio. Este dispositivo fue dado a conocer varios años después del de Bardeen y Brattain, en julio de 1951
La figura anterior muestra un esquema del transistor de unión, el dispositivo ideado por Shockley. En su idea, la base del transistor, que regula el comportamiento del dispositivo, se encuentra “embutida” entre el emisor y el colector, por lo que se trata de un dispositivo de volumen, eliminando la principal deficiencia del transistor de puntas de contacto ideado por Bardeen y Brattain. En el dibujo, he ensanchado la región de base para apreciarla mejor; en el dispositivo real no sobresalía de las otras dos zonas y era mucho más estrecha.
El transistor de unión tenía unas características eléctricas predecibles y reproducibles de un dispositivo a otro. Pero en su fabricación, al menos en los primeros tiempos, consumía mucho material semiconductor, además de ser muy difícil de obtener. La idea era conseguir un semiconductor que alternativamente fuera P, N y finalmente P, con la condición de que la zona intermedia fuera extremadamente delgada. El problema no era nada sencillo de resolver, pero un experto de los Bell Labs, Morgan Sparks, lo consiguió el 7 de abril de 1949, creciendo un cristal de germanio y añadiendo secuencialmente impurezas de cada tipo durante el proceso. Realmente, visto desde la perspectiva actual, parece casi un milagro que se pudiera conseguir de esa forma. A lo largo de la siguiente década de 1950 se sucedieron nuevos métodos que permitieron fabricarlo con procedimientos más sencillos.
Patente del transistor de unión, el dispositivo ideado por Shockley, tal y como se recoge en la patente de este. Según la figura 3 de la patente, la base del transistor, que regula el comportamiento del dispositivo, se encuentra “embutida” entre el emisor y el colector
En este vídeo podemos ver una entrevista a Shockley realizada en 1969, muchos años después de la invención, en la que explica las claves de sus ideas respecto al transistor.
2. El origen del nombre “transistor”
En mayo de 1948, los directivos de Bell Labs hicieron una encuesta sobre qué nombre darle al dispositivo, de entre varias denominaciones. Los directivos optaban por llamarlo “Semiconductor Triode” en clara alusión a la réplica del triodo de vacío. Pero la denominación que triunfó fue “transistor”, que se debe a otro miembro del laboratorio, John Pierce.
La encuesta que realizó la dirección de Bell Labs para elegir el nombre del dispositivo
Según comentaría Brattain años después:
“Queríamos un nombre que encajara con “termistor” y “varistor”. Pierce mencionó por primera vez el factor importante en las válvulas de vacío que se llama “transconductancia”. Pierce sabía que el amplificador de puntas de contacto era el doble eléctrico de la válvula de vacío. Después de pensarlo un poco, mencionó el dual de transconductancia que es “tranresistencia” y luego dijo “transistor” [contracción de transfer-resistor]”
El 23 de junio, uno de los directivos de la Bell, Ralph Bown, hizo una presentación a un grupo de oficiales del ejército y les dijo que esa era la misma demostración que estaban preparando para darla a conocer a la prensa la siguiente semana. El ejército no había financiado ninguna de las investigaciones que condujeron al transistor, pero en Bell Labs consideraban que era necesario notificarlo debido a las posibles aplicaciones militares de la invención. Los militares asistieron a la demostración de su funcionamiento el día señalado, justo un día después de haberlo hecho a todo el personal técnico de Bell Labs. En esa reunión, nadie objetó que el transistor debería mantenerse en secreto, por lo que los Bell Labs pudieron, finalmente, anunciar su invención sin restricción alguna, lo que sucedió el 30 de junio de 1948. Ese día se dio a conocer a la prensa la noticia del hallazgo. El 1 de julio, The New York Herald Tribune informó: “El dispositivo aún se encuentra en la etapa de laboratorio, pero los ingenieros creen que causará una revolución en la industria electrónica”.
Otro periódico, el New York Times, mencionando el descubrimiento en un pequeño artículo en su sección de «Noticias de Radio», informó: «Un dispositivo llamado transistor, que tiene varias aplicaciones en la radio donde normalmente se emplea un tubo de vacío, se demostró ayer por primera vez en los Laboratorios Telefónicos Bell… donde fue inventado«.
Izquierda: Nota de prensa de Bell Labs anunciando el transistor. Derecha: En el acto de presentación público, se mostró una maqueta del dispositivo a escala gigante para explicar las peculiaridades de su funcionamiento
En el siguiente artículo, último de la serie, veremos cómo fueron los primeros tiempos comerciales del transistor.
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[1] Antes de la publicación de los artículos, los abogados de Bell Labs redactaron cinco patentes, cuatro de los diversos dispositivos ensayados durante el “mes mágico” para el transistor de puntas de contacto (los números de las patentes son: 2.524.033, 2.524.034, 2.524.035 y 2.560.792) y una adicional para el transistor de unión ideado por Shockley (2.569.347)
Un poco de ciencia, por favor 
3 comentarios sobre “75 años del transistor, la invención más importante del siglo XX (5). El transistor de Shockley y la presentación en sociedad”