Les inventeurs du transistor sont William Shockley, John Bardeen et Walter H.Brattein. Ils ont reçu le prix Nobel en 1956 pour cette invention faite le 16 décembre 1947 — la première fois qu'un transistor fonctionnait. L'objet fut présenté au management de la compagnie le 23 décembre, date parfois retenue pour l'invention du transistor. La compagnie pour laquelle ils travaillaient, les Bell Téléphone Labs, n'annonça la nouvelle que le 20 juin 1948, et le New-York Times publia quatre courts paragraphes à l'avant-dernière page du journal. Même les journaux techniques furent très lents à annoncer la nouvelle. Un tel manque d'enthousiasme mena les Bell Labs à offrir gratuitement une licence du transistor à ceux qui voulaient l'utiliser et à organiser de nombreux séminaires pour faire connaître ce nouveau dispositif. Une licence gratuite pour le transistor! Cela signifiait que personne n'avait réellement compris ce qu'était le transistor et l'avenir qu'il traçait. Chacun pensait que le tube à vide, son concurrent, était suffisant, robuste, bien connu, et qu'il n'y avait pas de raison de changer.

Semi-conducteurs simples

Des études avaient été menées depuis le début du siècle sur les semi-conducteurs, comme le germanium et le silicium, matériaux dont sont constitués les transistors. En 1929 déjà, un ingénieur, Julius Lillienfeld, avaitproposé un brevet qui décrivait en fait un transistor MOS — les types de transistors qui sont utilisés aujourd'hui. Mais à l'époque, ce transistor était impossible à fabriquer. D'ailleurs, Shockley avait en tête une structure MOS qui mena finalement à l'invention du transistor à pointes. Après la Seconde Guerre mondiale, de nouveaux programmes de recherche sur les semi-conducteurs sont décidés dans plusieurs compagnies, dont Bell Labs. Les chercheurs de Bell Labs décident de se limiter aux semi-conducteurs les plus simples, soit le germanium et le silicium. Ils pensaient avec raison que le manque de compréhension de ces matériaux à l'époque venait du fait que l'on étudiait trop de semi-conducteurs différents de manière un peu disparate.

Le transistor — son nom vient de Transfer resistor, résistance de transfert — inventé aux Bell Labs était un transistor dit à pointes, formé d'une pastille de germanium sur laquelle étaient déposées deux pointes métalliques très rapprochées. Il était impossible à produire industriellement. Shockley était un peu vexé de n'avoir participé que de loin à l'invention du transistor à pointes, puisqu'il travaillait plutôt sur une structure MOS. Le brevet de Bell sur le transistor comportait à l'origine les deux approches, mais on s'aperçut que le MOS était déjà breveté par Lillienfeld, si bien que le brevet sur le transistor ne comportait pas le nom de Schockley. II travailla d'arrache-pied à Noël 1947, puis en janvier 1948, ce qui mena à l'invention du transistor bipolaire. C'est ainsi que Bells Labs proposa, en 1951, le transistor bipolaire plus simple à fabriquer. C'est ce type de transistor qui fut employé dans tous les circuits intégrés jusqu'au début des années 70, et qui est encore utilisé aujourd'hui pour des applications spéciales. C'est en 1958 que fut produit en France par S. Teszner le premier transistor de type MOS.

Boudé par les ingénieurs

Au début des années 50,les ingénieurs n'aimaient pas les transistors. Le premier circuit comportant des transistors fut une aide auditive de la compagnie Sonotone enfévrier 1953; ce circuit comportait cinq transistors et deux tubes à vide! Il faut attendre le milieu des années 50 pour que des compagnies comme General Electric, Sylvana et RCA produisent des transistors en germanium. Un dernier venu sera Texas Instruments, qui produira en 1954 le premier transistor en silicium. Peu à peu, le marché des transistors sembla plus intéressant, ce qui mena par exemple Shockley, avec sa réputation d'inventeur du transistor, à fonder sa propre compagnieen 1954.

Il s'installe à Palo Alto, en Californie, et ainsi commença la saga de Silicon Valley. De jeunes gens furent engagés par Shockley, comme Moore et Noyce. Maix ceux-ci reprochèrent vite à Shockley son manque de vision quant aux perspectives commerciales, et ces "traîtres", comme les appela Shockley, partirent fonder leur compagnie Fairchild en 1957. Cette compagnie inventera en 1959 un nouveau procédé dit planaire pour la fabrication de transistors, procédé très avantageux. Moore et Noyce seront aussi plus tard les fondateurs de la compagnie Intel, qui fabrique aujourd'hui les microprocesseurs Pentium.

Les transistors des années 50 étaient fabriqués isolément, et c'est en 1958 que Kilby, de Texax Instruments, réalisa le premier circuit intégré comportant plusieurs transistors sur la même puce de silicium. Il fut suivi en 1960 par Noyce, de Fairchild, qui réalisa aussi des circuits intégrés commerciaux. C'est peu après, en 1962 — bien que le brevet de Teszner en France date de 1958 — que RCA fabriqua des transistors MOS et, bien sûr, des circuits intégrés comportant plusieurs dizaines de MOS. Ce type de transistors est assez délicat à produire, car ceux-ci comportent un oxyde très mince sous la grille du transistor, lequel a tendance à claquer avec de hautes tensions. C'est pourquoi beaucoup de compagnies, dont RCA, abandonnèrent la fabrication des MOS pour s'y remettre à la fin des années 60, la technologie ayant fait beaucoup de progrès. Les premiers microprocesseurs datent de 1971 et furent réalisés avec des MOS. C'est aujourd'hui la technologie qui domine le marché, avec deux types de transistors MOS complémentaires, soit la technologie CMOS.

article publié en 1997

Qu'est-ce qu'un transistor ?

Un très petit nombre de personnes - une sur 10 000 peut-être - savent réellement ce qu'est un transistor. Consolez-vous si vous êtes parmi les 9999. Vous êtes en bonne compagnie.

D'ailleurs, grâce au dessin ci-dessus, vous pouvez juger de quoi ça a l'air, un transistor grandeur nature.

Ça a l'air d'une araignée.

"Sandwich" peu commun

 Brièvement, un transistor est un microscopique "sandwich" de germanium protégé par un petit cylindre métallique. C'est ce minuscule "sandwich" qui remplace, dans les radios modernes, les anciennes lampes fragiles qui prenaient des centaines de fois plus de place.

Une symphonie dans une pièce de 0,6 g.

Ce sont les transistors qui aident à transformer les ondes des émetteurs de radio en chansons de charme, musique de jazz ou concerts symphoniques. Ils peuvent amplifier le courant électrique 10000 fois, ce qui leur permet de reproduire, pour vous, toute la subtilité des plus sensibles nuances musicales. Et pourtant leur poids est infime : 0,6 gramme.

Ils durent très longtemps : 70 000 heures pour être exact, soit 8 ans de fonctionnement ininterrompu.

Vive la différence !

Ce n'est pas tout. Vous aimeriez certainement connaître le cœur même du transistor : ce "sandwich" de germanium. Le germanium est un métal qui ressemble au platine. Pour être utilisé dans les transistors, il doit être raffiné jusqu'à une pureté de 99,99999999%. Si on l'augmente ou si on l'abaisse du millième de 1 pour cent, vous entendez la différence.

Vous entendez aussi la différence si la tranche du milieu dans le "sandwich", a plus de 1/40e de millimètre d'épaisseur.

C'est pourquoi les transistors doivent être faits avec autant de précision et d'habileté que les plus belles montres. Sans cela, vous entendez différence.

Message de l'espace intersidéral

Grâce à l'invention révolutionnaire du transistor, les émetteurs de satellites peuvent envoyer des messages des espaces intersidéraux. Et vous, vous pouvez prendre avec vous, partout où vous le désirez, votre compagne favorite : une radio portative.

L'année prochaine: des TV miniatures

En 1961 déj à, vous pourrez vous procurer la première TV portative entièrement équipée de transistors. Elle aura à peu près la dimension d'un téléphone de de bureau. Elle a été réalisée par les ingénieurs de SONY, une des plus importantes entreprises du monde dans le domaine des recherches sur les transistors et leur manufacture.

Dès à présent, dans votre ville

En outre, SONY fait des radios à transistors depuis plus longtemps qu'aucune autre fabrique du monde. Rendez-vous compte vous-même comment cette expérience unique a contribué à la réalisation de radios d'une qualité exceptionnelle; les derniers modèles SONY sont dès maintenant en vente chezles meilleurs spécialistes de radio de votre ville. Mais attention ! Demandez une radio à transistors SONY et non pas un transistor SONY. Que feriez-vous de ce "sandwich" microscopique qui a l'air d'une araignée? Rien, sauf peut-être vous mettre à rêver devant l'un des miracles du génie inventif humain.

d'après une publicité SONY publiée en octobre 1960

Le transistor à pointes inventé en 1947 consistait en deux pointes en or pressées sur la surface d'un semi-conducteur, qui était du germanium. Le transistor bipolaire, en silicium, comporte une zone très mince appelée la base, qui sépare une zone émetteur d'une troisième zone appelée collecteur. La base permet de contrôler le courant qui passe entre l'émetteur et le collecteur, ce qui signifie qu'un très petit courant — ou un très petit signal —, permet de contrôler un grand courant — ou un grand signal. C'est ainsi que l'on peut utiliser un transistor pour amplifier un signal, application qui est indispensable en électronique.

Le transistor MOS (Métal Oxide Semiconductor) est réalisé de manière différente, mais permet aussi de contrôler un courant qui passe entre deux zones appelées drain et source. Ce contrôle est réalisé par une grille — à l'origine en métal, d'où le nom du transistor, mais aujourd'hui en polysilicium — qui se trouve sur le transistor.

Si l'on observe la photo d'un MOS prise au microscope électronique, on aperçoit un trou rectangulaire qui est appelé la diffusion. Aux deux extrémités de ce rectangle, on voit deux connections métalliques avec chacune un contact de forme ronde. Ce sont les drain et source du transistor. On voit encore à gauche de la photo une connexion métallique qui contacte la grille du transistor. Cette grille descend dans le trou de diffusion pour remonter de l'autre côté, pour séparer complètement les drain et source.

Pour un transistor d'un type particulier — dit N-MOS —, si la grille est à haute tension, le transistor conduit, c'est-à-dire que le courant peut circuler du drain à la source. Par contre, si la grille est à la masse, le transistor est bloqué, aucun courant ne peut circuler. On a donc réalisé un interrupteur commandé par la grille.

Pour réaliser des fonctions utiles dans un circuit électronique, il faut plusieurs transistors interconnectés. Cesfonctions sont dites des fonctions logiques, car on utilise la numérotation binaire, avec une haute tension symbolisée par le "1" et la masse par "0". Ainsi, si la source d'un transistor MOS est connectée à la masse ("0"),si l'on applique un "1" surla grille, le transistor va conduire et son drain aura la valeur "0". Par contre, si la grille est "0", le transistor est bloqué, et d'autres transistors seront généralement commandés de telle manière que son drain aura la valeur "1". Il est ainsi possible de réaliser, par exemple, des fonctions logiques ET et OU, qui sont à la base de tout circuit électronique.

article publié en 1997