Come funzionano i transistor
I transistor sono dispositivi che controllano il movimento degli elettroni, e di conseguenza l’elettricità. Funzionano come un rubinetto dell’acqua: non solo iniziano e fermano il flusso di una corrente, ma controllano anche la quantità di corrente. Con l’elettricità, i transistor possono sia commutare che amplificare i segnali elettronici, permettendo di controllare la corrente che si muove attraverso un circuito con precisione.
I transistor fatti ai Bell Labs erano inizialmente fatti dall’elemento germanio. Gli scienziati sapevano che il germanio puro era un buon isolante. Ma l’aggiunta di impurità (un processo chiamato doping) ha cambiato il germanio in un conduttore debole, o semiconduttore. I semiconduttori sono materiali che hanno proprietà intermedie tra gli isolanti e i conduttori, permettendo la conducibilità elettrica in vari gradi.
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Il momento dell’invenzione dei transistor non è stato casuale. Per funzionare correttamente, i transistor richiedono materiali semiconduttori puri. È successo che subito dopo la seconda guerra mondiale, i miglioramenti nella raffinazione del germanio, così come i progressi nel drogaggio, hanno reso il germanio adatto alle applicazioni dei semiconduttori.
A seconda dell’elemento usato per il drogaggio, lo strato di germanio risultante era o di tipo negativo (tipo N), o di tipo positivo (tipo P). In uno strato di tipo N, l’elemento di drogaggio aggiungeva elettroni al germanio, rendendo più facile l’uscita degli elettroni. Al contrario, in uno strato di tipo P, specifici elementi di drogaggio hanno fatto sì che il germanio perdesse elettroni, quindi gli elettroni dei materiali adiacenti sono fluiti verso di esso.
Posiziona il tipo N e il tipo P adiacenti l’uno all’altro e creerai un diodo P-N. Questo diodo permette alla corrente elettrica di fluire, ma in una sola direzione, una proprietà utile nella costruzione di circuiti elettronici.
I transistor veri e propri furono il passo successivo. Per creare transistor, gli ingegneri stratificarono germanio drogato per fare due strati schiena contro schiena, in una configurazione di P-N-P o N-P-N. Il punto di contatto era chiamato giunzione, da cui il nome di transistor a giunzione.
Con una corrente elettrica applicata allo strato centrale (chiamato base), gli elettroni si sposteranno dal lato di tipo N a quello di tipo P. Il piccolo rivolo iniziale agisce come un interruttore che permette un flusso di corrente molto più grande. In un circuito elettrico, questo significa che i transistor agiscono sia come un interruttore che come un amplificatore.
Oggi, al posto del germanio, l’elettronica commerciale usa semiconduttori a base di silicio, che sono più affidabili e più economici dei transistor a base di germanio. Ma una volta che la tecnologia ha preso piede, i transistor al germanio sono stati ampiamente utilizzati per più di 20 anni.
Si può dire che i transistor al germanio sono stati utilizzati per più di 20 anni.