William Shockley a vynález tranzistoru
Wiliam Bradford Shockley (1910-1989) – spolu s Johnem Bardeenem (1908-1991) a Walterem Brattainem (1902-1987) – byl otcem tranzistoru, vynálezu, který je pravděpodobně největší tichou revolucí dvacátého století, jež v roce 2017 slaví 70 let. Fungování naprosté většiny zařízení, která denně používáme (včetně televizorů, mobilních telefonů a počítačů), je založeno na vlastnostech tranzistorů, jimiž jsou vybaveny. Často se říká, že tranzistor představuje pro dvacáté století to, co parní stroj znamenal pro století devatenácté.
Shockley se narodil v Londýně v roce 1910 a pocházel ze Spojených států. Neměl příliš šťastné dětství, do značné míry motivované špatnými vztahy mezi jeho rodiči, kteří byli labilními lidmi, kteří se nedokázali sociálně sžít se svým okolím. To přenesli na svého syna, což formovalo jeho náladovou a nespolečenskou povahu. Po návratu rodičů do Spojených států nastoupil v roce 1928 na Kalifornský technologický institut (Caltech), kde studoval fyziku a v roce 1932 promoval. Následně absolvoval doktorandské studium na Massachusettském technologickém institutu (MIT) a v roce 1936 získal titul doktora. V témže roce začal pracovat v Bellových telefonních laboratořích v New Yorku, které patřily americkému telekomunikačnímu gigantu A.T.&T.
V roce 1945 pověřil ředitel laboratoře Mervin J. Kelly Shockleyho vedením výzkumné skupiny polovodičů s myšlenkou vyvinout zesilovací zařízení na bázi těchto materiálů. Společnost A.T.&T měla velký zájem o výrobu zesilovače s polovodiči, protože měla vážný problém s komunikací na velké vzdálenosti. Při telefonním hovoru se hlas mění v elektrický signál, signál, který později prochází měděnými vodivými dráty. Pokud signál putuje několik kilometrů, dosáhne přijímacího zařízení čistým způsobem; ale při komunikaci z pobřeží na pobřeží USA musí hovor urazit 6 000 až 8 000 km; elektrický signál ztrácí intenzitu a na určité vzdálenosti se musí opět zvýšit, což je operace, která se nazývá zesílení, a zařízení, které ji provádí, se nazývá zesilovač. Stačí mít dostatečný počet zesilovačů podél celé linky, aby byla tak dlouhá, jak je žádoucí. V těch letech se k zesilování používaly vakuové ventily, křehká zařízení, která spotřebovávají hodně energie a vydávají hodně tepla. Kelly dospěl k závěru, že pro efektivní komunikaci na tak velkou vzdálenost potřebují spolehlivější zesilovací zařízení, a předpokládal, že odpověď je třeba hledat v polovodičích, jejichž vlastnosti se v té době začínaly zjišťovat.
Závod o tranzistor
V průběhu roku 1946 a počátkem roku 1947 nebyly výsledky získané týmem vedeným Shockleym vůbec povzbudivé, ale od jara 1947 pracovali dva z nejgeniálnějších členů skupiny, John Bardeen a Walter Brattain, na hledání řešení problému bez Shockleyho, protože i když byl vedoucím skupiny, trávil většinu času doma rozvíjením vlastních nápadů. Bardeen a Brattain během léta a podzimu toho roku horečně pracovali bez Shockleyho účasti. Dne 16. prosince 1947 se jim konečně podařilo zprovoznit zesilovač pomocí tranzistoru vyrobeného z germania a 23. prosince, den před Štědrým dnem, předvedli své výsledky ředitelům laboratoře. Počátkem ledna 1948 podali patent (US 2 524 035) na výrobu prvního tranzistoru s bodovým kontaktem v historii, v němž nebyl Shockley uveden jako vynálezce.
Když se Shockley dozvěděl o úspěchu, kterého Bardeen a Brattain dosáhli v jeho nepřítomnosti, rozzuřil se, protože ho rozčilovalo, že se na objevu nepodílel. Při analýze jimi vymyšleného zařízení Shockley vytušil, že by bylo obtížné jej vyrábět ve velkém množství s dostatečnou spolehlivostí, protože je fyzikálně slabé. Shockley se znovu zavřel ve svém domě, vymyslel tranzistor, který se lišil od tranzistoru s bodovým kontaktem, pojmenoval jej tranzistor s přechodem a 23. ledna následujícího roku (1948), devět dní po datu, kdy Bardeen a Brattain podali svůj patent (US 2 569 347), podal další patent.
Tato trapná situace postavila ředitele Bellových laboratoří před dilema. Na jedné straně Bardeen a Brattain sestrojili první tranzistor sami, bez Shockleyho přispění. Na druhé straně byl Shockley vedoucím týmu a zdálo se nevhodné jeho jméno vynechat, zvláště když o několik dní později dokázal vymyslet ještě lepší zařízení, než bylo to původní. Ředitelé laboratoře proto rozhodli, že na každé fotografii vynálezců tranzistoru musí být Shockley, který bude zároveň vystupovat jako oficiální mluvčí; Bardeen a Brattain, kteří si již dříve vypěstovali vůči Shockleymu silnou averzi, toto vnucení neochotně přijali, zatímco Shockley s rozhodnutím souhlasil. Vědecký a zejména osobní konflikt mezi Shockleym na jedné straně a Bardeenem a Brattainem na straně druhé nakonec vedl k rozpadu skupiny.
V roce 1955 Shockley opustil Bellovy laboratoře a založil Shockley Semiconductors, první továrnu na polovodiče v Silicon Valley, která však ztroskotala na tom, jak nemožný byl vztah jeho zaměstnanců k němu. V roce 1956 se dozvěděl, že mu byla udělena Nobelova cena za fyziku, a to společně s jeho bývalými podřízenými v Bellových laboratořích Bardeenem a Brattainem.
Po krachu své společnosti se Shockley věnoval akademické sféře a v roce 1963 byl na Stanfordově univerzitě jmenován profesorem inženýrství a v této instituci působil až do svého odchodu do důchodu v roce 1975. Zemřel v roce 1989 ve věku 79 let. Jeho děti a několik jeho přátel se o tom dozvěděli z tisku.
Ignacio Mártil.
Profesor elektroniky na Universidad Complutense v Madridu a člen Španělské královské fyzikální společnosti
.