William Shockley y la invención del transistor
Wiliam Bradford Shockley (1910-1989) -junto con John Bardeen (1908-1991) y Walter Brattain (1902-1987)- fue el padre del transistor, el invento que probablemente sea la mayor revolución silenciosa del siglo XX, que cumple 70 años en 2017. El funcionamiento de la inmensa mayoría de los aparatos que utilizamos a diario (incluyendo televisores, teléfonos móviles y ordenadores) se basa en las propiedades de los transistores con los que están construidos. Se suele decir que el transistor representa para el siglo XX lo que la máquina de vapor significó para el siglo XIX.
Shockley nació en Londres en 1910 y era originario de Estados Unidos. No tuvo una infancia muy feliz, en gran medida motivada por la mala relación de sus padres, que eran personas inestables e incapaces de relacionarse socialmente con su entorno. Esto se lo transmitieron a su hijo y esto configuró su carácter malhumorado y poco sociable. Tras el regreso de sus padres a Estados Unidos, ingresó en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) en 1928, donde estudió física y se graduó en 1932. Posteriormente realizó estudios de doctorado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y obtuvo el título de doctor en 1936. Ese mismo año comenzó a trabajar en los Laboratorios Telefónicos Bell de Nueva York, pertenecientes a A.T.&T., el gigante estadounidense de las telecomunicaciones.
En 1945, el director del laboratorio, Mervin J. Kelly, puso a Shockley al frente de un grupo de investigación sobre semiconductores, con la idea de desarrollar un dispositivo amplificador basado en esos materiales. A.T.&T estaba muy interesado en hacer un amplificador con semiconductores, ya que tenían un grave problema con las comunicaciones a larga distancia. En una conversación telefónica, la voz se convierte en una señal eléctrica, una señal que luego viaja a través de cables conductores de cobre. Si la señal viaja unos pocos kilómetros, llega al aparato receptor de forma nítida; pero en las comunicaciones de costa a costa de EE.UU., la conversación debe viajar entre 6.000 y 8.000 km; la señal eléctrica pierde intensidad y a cierta distancia hay que volver a aumentarla, operación que se denomina amplificación y el aparato que la realiza se llama amplificador. Basta con tener un número suficiente de amplificadores a lo largo de toda la línea para que ésta tenga la longitud deseada. En aquellos años, la amplificación consistía en válvulas de vacío, dispositivos frágiles, que consumen mucha energía y desprenden mucho calor. Kelly llegó a la conclusión de que necesitaban un dispositivo amplificador más fiable para realizar eficazmente las comunicaciones a una distancia tan grande y supuso que la respuesta debía buscarse en los semiconductores, de los que por entonces se empezaban a conocer sus propiedades.
La carrera por el transistor
Durante 1946 y principios de 1947, los resultados obtenidos por el equipo liderado por Shockley no fueron nada alentadores, pero a partir de la primavera de 1947, dos de los miembros más brillantes del grupo, John Bardeen y Walter Brattain, trabajaron en la búsqueda de soluciones al problema sin contar con Shockley, ya que aunque éste era el líder del grupo, pasaba la mayor parte del tiempo en casa desarrollando sus propias ideas. Bardeen y Brattain trabajaron febrilmente durante el verano y el otoño de ese año, sin la participación de Shockley. El 16 de diciembre de 1947 consiguieron por fin hacer funcionar un amplificador con un transistor fabricado con germanio y el día 23, la víspera de Nochebuena, mostraron sus resultados a los directores del laboratorio. A principios de enero de 1948, presentaron una patente (US 2.524.035) para fabricar el primer transistor de contacto puntual de la historia, en la que no figuraba Shockley como inventor.
Cuando Shockley se enteró del éxito alcanzado por Bardeen y Brattain en su ausencia, se puso furioso, ya que le molestaba no haber participado en el descubrimiento. Al analizar el dispositivo ideado por ellos, Shockley intuyó que sería difícil de fabricar en grandes cantidades con suficiente fiabilidad, ya que era físicamente débil. Shockley volvió a encerrarse en su casa, ideó un transistor diferente al de contacto puntual, lo denominó transistor de unión y presentó otra patente (US 2.569.347) el 23 de enero del año siguiente (1948), nueve días después de la fecha en la que Bardeen y Brattain presentaron la suya.
Esta embarazosa situación puso a los directores de los Laboratorios Bell en un dilema. Por un lado, Bardeen y Brattain habían construido el primer transistor por su cuenta, sin la contribución de Shockley. Por otro lado, Shockley era el líder del equipo y parecía inapropiado dejar su nombre fuera, sobre todo porque había sido capaz de idear un dispositivo aún mejor que el original unos días después. Por lo tanto, los directores del laboratorio decidieron que cualquier fotografía que se tomara a los inventores del transistor debía incluir a Shockley, que además actuaría como portavoz oficial; Bardeen y Brattain, que ya habían desarrollado una fuerte aversión hacia Shockley, aceptaron la imposición a regañadientes, mientras que Shockley estuvo de acuerdo con la decisión. El conflicto científico y, sobre todo, personal entre Shockley, por un lado, y Bardeen y Brattain, por otro, acabó provocando la disolución del grupo.
En 1955 Shockley abandonó los Laboratorios Bell y fundó Shockley Semiconductors, la primera fábrica de semiconductores de Silicon Valley, pero fue un fracaso por lo imposible que era para sus empleados relacionarse con él. En 1956 recibió la noticia de la concesión del Premio Nobel de Física, junto a sus antiguos subordinados en los Laboratorios Bell, Bardeen y Brattain.
Tras la quiebra de su empresa, Shockley se dedicó al mundo académico y en 1963 la Universidad de Stanford le nombró profesor de ingeniería, institución en la que permaneció hasta su jubilación en 1975. Murió en 1989 a la edad de 79 años y sus hijos y sus pocos amigos se enteraron por la prensa.
Ignacio Mártil.
Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física