Comment fonctionnent les transistors
Les transistors sont des dispositifs qui contrôlent le mouvement des électrons, et par conséquent, l’électricité. Ils fonctionnent un peu comme un robinet d’eau — non seulement ils démarrent et arrêtent le flux d’un courant, mais ils contrôlent également la quantité de ce courant. Avec l’électricité, les transistors peuvent à la fois commuter ou amplifier les signaux électroniques, vous permettant ainsi de contrôler avec précision le courant se déplaçant dans une carte de circuit imprimé.
Les transistors fabriqués aux Bell Labs étaient initialement fabriqués à partir de l’élément germanium. Les scientifiques qui y travaillaient savaient que le germanium pur était un bon isolant. Mais l’ajout d’impuretés (un processus appelé dopage) a transformé le germanium en un conducteur faible, ou semi-conducteur. Les semi-conducteurs sont des matériaux qui ont des propriétés intermédiaires entre les isolants et les conducteurs, permettant une conductivité électrique à des degrés divers.
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Le moment de l’invention des transistors n’est pas un hasard. Pour fonctionner correctement, les transistors ont besoin de matériaux semi-conducteurs purs. Il se trouve que juste après la Seconde Guerre mondiale, des améliorations dans le raffinement du germanium, ainsi que des progrès dans le dopage, ont rendu le germanium adapté aux applications des semi-conducteurs.
Selon l’élément utilisé pour le dopage, la couche de germanium résultante était soit de type négatif (type N), soit de type positif (type P). Dans une couche de type N, l’élément de dopage ajoute des électrons au germanium, ce qui facilite la sortie des électrons. À l’inverse, dans une couche de type P, des éléments de dopage spécifiques font perdre des électrons au germanium, ainsi, les électrons des matériaux adjacents circulent vers lui.
Placez le type N et le type P adjacents l’un à l’autre et vous créez une diode P-N. Cette diode permet à un courant électrique de circuler, mais dans une seule direction, une propriété utile dans la construction de circuits électroniques.
Les transistors à part entière étaient l’étape suivante. Pour créer des transistors, les ingénieurs ont superposé du germanium dopé pour faire deux couches dos à dos, dans une configuration de type P-N-P ou N-P-N. Le point de contact était appelé jonction, d’où le nom de transistor à jonction.
Avec un courant électrique appliqué à la couche centrale (appelée base), les électrons vont se déplacer du côté de type N vers le côté de type P. Le petit ruissellement initial agit comme un interrupteur qui permet à un courant beaucoup plus important de circuler. Dans un circuit électrique, cela signifie que les transistors agissent à la fois comme un interrupteur et un amplificateur.
De nos jours, à la place du germanium, l’électronique commerciale utilise des semi-conducteurs à base de silicium, qui sont plus fiables et plus abordables que les transistors à base de germanium. Mais une fois la technologie adoptée, les transistors au germanium ont été largement utilisés pendant plus de 20 ans.