William Shockley och uppfinningen av transistorn
Wiliam Bradford Shockley (1910-1989) – tillsammans med John Bardeen (1908-1991) och Walter Brattain (1902-1987) – var fadern till transistorn, den uppfinning som troligen är 1900-talets största tysta revolution, som fyller 70 år 2017. Funktionen hos den stora majoriteten av den utrustning som vi använder dagligen (bland annat tv-apparater, mobiltelefoner och datorer) bygger på egenskaperna hos de transistorer som de är byggda med. Det sägs ofta att transistorn representerar för det tjugonde århundradet vad ångmaskinen betydde för det nittonde århundradet.
Shockley föddes i London 1910 och var ursprungligen från USA. Han hade inte en särskilt lycklig barndom, till stor del motiverad av det dåliga förhållandet mellan hans föräldrar, som var instabila människor som inte kunde relatera socialt till sin omgivning. De överförde detta till sin son och detta formade hans lynniga och osociala humör. Efter att hans föräldrar återvänt till USA började han 1928 vid California Institute of Technology (Caltech) där han studerade fysik och tog examen 1932. Därefter genomförde han doktorandstudier vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och erhöll titeln doktor 1936. Samma år började han arbeta vid Bell Telephone Laboratories i New York, som tillhörde A.T.&T., den amerikanska telekommunikationsjätten.
Det var 1945 som laboratoriedirektören Mervin J. Kelly gav Shockley ansvaret för en halvledarforskningsgrupp, med tanken att utveckla en förstärkaranordning baserad på dessa material. A.T.&T var mycket intresserad av att göra en förstärkare med halvledare, eftersom de hade ett allvarligt problem med långdistanskommunikation. I ett telefonsamtal blir rösten till en elektrisk signal, en signal som senare färdas genom kopparledande trådar. Om signalen färdas några kilometer når den tydligt fram till mottagaren, men vid kommunikation från kust till kust i USA måste samtalet färdas mellan 6 000 och 8 000 km. Den elektriska signalen förlorar i intensitet och på ett visst avstånd måste den ökas igen, en operation som kallas förstärkning och den anordning som gör det kallas förstärkare. Det räcker att ha ett tillräckligt antal förstärkare längs hela linjen för att göra den så lång som önskat. Under dessa år bestod förstärkningen av vakuumventiler, bräckliga anordningar som förbrukar mycket ström och avger mycket värme. Kelly drog slutsatsen att man behövde en mer tillförlitlig förstärkaranordning för att effektivt kunna utföra kommunikation på så stora avstånd och antog att svaret skulle sökas i halvledare, vars egenskaper man vid den tiden började ta reda på.
Race för transistorn
Under 1946 och i början av 1947 var de resultat som erhölls av den grupp som leddes av Shockley inte alls uppmuntrande, men från och med våren 1947 arbetade två av gruppens mest briljanta medlemmar, John Bardeen och Walter Brattain, med att hitta lösningar på problemet utan Shockley, eftersom han, trots att han var gruppens ledare, tillbringade större delen av sin tid hemma för att utveckla sina egna idéer. Bardeen och Brattain arbetade febrilt under sommaren och hösten samma år, utan Shockleys medverkan. Den 16 december 1947 kunde de äntligen driva en förstärkare med hjälp av en transistor tillverkad av germanium och den 23 december, dagen före julafton, visade de sina resultat för laboratoriets chefer. I början av januari 1948 lämnade de in ett patent (US 2 524 035) för att tillverka den första punktkontakttransistorn i historien, där Shockley inte angavs som uppfinnare.
När Shockley fick reda på den framgång som Bardeen och Brattain uppnådde i hans frånvaro blev han rasande, eftersom det irriterade honom att han inte var inblandad i upptäckten. När Shockley analyserade den anordning som de hade tänkt ut, kände Shockley att det skulle vara svårt att tillverka den i stora mängder med tillräcklig tillförlitlighet, eftersom den var fysiskt svag. Shockley låste in sig i sitt hus igen, han kom på en transistor som var annorlunda än den med punktkontakt, gav den namnet junction transistor och lämnade in ett nytt patent (US 2 569 347) den 23 januari följande år (1948), nio dagar efter det datum då Bardeen och Brattain lämnade in sitt.
Denna pinsamma situation satte direktörerna för Bell Labs i ett dilemma. Å ena sidan hade Bardeen och Brattain byggt den första transistorn på egen hand, utan Shockleys bidrag. Å andra sidan var Shockley gruppledare och det verkade olämpligt att utelämna hans namn, särskilt eftersom han några dagar senare hade kunnat tänka ut en ännu bättre anordning än den ursprungliga. Därför beslutade laboratoriedirektörerna att alla fotografier som togs av uppfinnarna av transistorn skulle inkludera Shockley, som också skulle fungera som officiell talesman. Bardeen och Brattain, som redan hade utvecklat en stark motvilja mot Shockley, accepterade motvilligt påbudet, medan Shockley gick med på beslutet. Den vetenskapliga och framför allt personliga konflikten mellan Shockley å ena sidan och Bardeen och Brattain å andra sidan ledde till slut till att gruppen upplöstes.
År 1955 lämnade Shockley Bell Labs och grundade Shockley Semiconductors, den första halvledarfabriken i Silicon Valley, men den blev ett misslyckande på grund av hur omöjligt det var för hans anställda att relatera till honom. År 1956 fick han nyheten om att han tilldelats Nobelpriset i fysik, tillsammans med sina tidigare underordnade i Bell Labs, Bardeen och Brattain.
När hans företag hade kollapsat ägnade sig Shockley åt den akademiska världen och 1963 utnämnde Stanford University honom till professor i ingenjörsvetenskap och han stannade kvar på den institutionen fram till sin pensionering 1975. Han avled 1989 vid 79 års ålder. Hans barn och hans få vänner fick reda på detta genom pressen.
Ignacio Mártil.
Professor i elektronik vid Universidad Complutense i Madrid och medlem av det spanska kungliga fysiksällskapet
.