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L'alba dei transistor
I transistor sono dispositivi a semiconduttore che hanno due funzioni principali in un circuito elettronico: un amplificatore e un interruttore. Prima dell'era dei transistor, le valvole termoioniche sono state utilizzate prevalentemente come amplificatori o interruttori per la prima metà del ventesimo secolo. Tuttavia, l'elevata tensione di esercizio richiesta, l'elevato consumo energetico e l'elevata produzione di calore hanno reso i tubi a vuoto inefficienti e inaffidabili nel tempo. Per non parlare, questi tubi sono ingombranti e fragili perché l'involucro è in vetro. Per risolvere questo dilemma, sono stati fatti anni di ricerca da diversi produttori per una sostituzione adeguata.
Finalmente, nel dicembre del 1947, tre fisici dei Bell Laboratories inventarono con successo il primo transistor funzionante working. John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley hanno trascorso anni di ricerca per sviluppare finalmente un transistor a punto di contatto funzionante. Shockley ha ulteriormente migliorato il dispositivo in un transistor a giunzione bipolare nel 1948, che era il tipo di transistor ampiamente utilizzato negli anni '50. Tale era l'importanza della loro invenzione che Bardeen, Brattain e Shockley ricevettero il famoso Premio Nobel nel 1956 in.
Evoluzione dei transistor
Proprio come qualsiasi altro dispositivo, anche i transistor hanno subito diverse innovazioni. Alla fine degli anni '50, il germanio ha svolto un ruolo cruciale nello sviluppo dei transistor. I transistor a base di germanio, invece, presentano dei grossi inconvenienti, con dispersioni di corrente e intolleranza a temperature superiori a 75 °C. Inoltre, il germanio è raro e costoso. Ciò ha spinto i ricercatori dei Bell Labs a cercare un'alternativa migliore.
Gordon Teal un nome clamoroso nell'evoluzione dei transistor. Un ingegnere americano dei Bell Labs, Teal ha sviluppato un metodo per produrre cristalli di germanio puro da utilizzare per transistor a base di germanio. Allo stesso modo, Teal ha sperimentato il silicio come possibile sostituto del germanio. Nel 1953 tornò in Texas dopo che gli fu offerta la posizione di direttore di ricerca presso Texas Instruments (TI).[1] Portando la sua esperienza e conoscenza sui cristalli semiconduttori, ha continuato a lavorare sul silicio purificato in sostituzione del germanio. Nell'aprile del 1954, Teal e il suo team alla TI svilupparono il primo transistor al silicio, che fu annunciato al mondo nel maggio di quell'anno. A causa delle sue caratteristiche superiori, il silicio ha gradualmente sostituito il germanio come semiconduttore utilizzato per i transistor.
Con l'introduzione dei transistor al silicio, i ricercatori dei Bell Labs hanno raggiunto un'altra svolta sviluppando un transistor in grado di superare le prestazioni del transistor a giunzione bipolare. Nel 1959, Mohamed Atalla e Dawon Kahng inventarono il transistor ad effetto di campo (MOSFET) metallo-ossido-semiconduttore con un consumo energetico inferiore e una densità maggiore rispetto al transistor bipolare. Queste preziose caratteristiche hanno reso molto popolare il transistor MOSFET, che da allora è diventato il dispositivo più fabbricato nella storia.[2]
Trasformare la tecnologia informatica
L'invenzione dei transistor è stata rivoluzionaria anche nella miniaturizzazione dei computer. Come i dispositivi elettronici precedenti, la prima generazione di computer utilizzava valvole a vuoto come interruttori e amplificatori. Dopo l'avvento dei transistor, anche i produttori hanno adottato il piccolo dispositivo per costruire computer più piccoli ed efficienti. Negli anni che seguirono, le valvole termoioniche furono completamente sostituite dai transistor, dando origine alla seconda generazione di computer a transistor.
Si credeva che il primo computer a utilizzare i transistor fosse l'Università di Manchester Computer a transistor. Il Transistor Computer è stato costruito come prototipo, composto da transistor a 92 punti di contatto e 550 diodi, ed è diventato pienamente operativo nel 1953. Nel 1955 fu introdotta la versione a grandezza naturale di questo computer, con transistor a contatto a 200 punti e 1300 diodi. Sebbene la maggior parte del circuito utilizzasse transistor, questo dispositivo non era considerato un computer completamente transistorizzato, poiché i tubi a vuoto erano ancora utilizzati nel suo generatore di clock.[3]
A metà degli anni '50, macchine simili iniziarono a germogliare. Il progetto dell'Università di Manchester è stato successivamente adottato da Metropolitan-Vickers, che ha prodotto sette macchine utilizzando transistor bipolari a giunzione nel 1956. Tuttavia, il dispositivo, chiamato Metrovick 950, non era disponibile in commercio ed è stato utilizzato solo all'interno dell'azienda. Allo stesso modo, Bell Labs ha inventato il TRADIC dispositivo nel 1954,[4] ma come il computer a transistor, il TRADIC usava valvole a vuoto per la sua potenza di clock.
Costruito per la US Air Force nel 1955, il Burroughs Atlas Mod 1-J1 Guidance Computer è stato il primo computer ad eliminare completamente i tubi a vuoto e questo modello è stato il primo computer completamente transistorizzato. Anche il MIT ha sviluppato TX-0, il proprio computer a transistor nel 1956. I computer a transistor cominciarono ad emergere anche in altre parti del mondo. Il primo dispositivo a comparire in Asia è stato il giapponese ETL Mark III, uscito nel 1956. Il DRTE, uscito nel 1957, e l'austriaco Mailüfterl, rilasciati nel 1958, furono rispettivamente i primi computer a transistor del Canada e dell'Europa. Nel 1959, l'Italia lancia anche il suo primo computer a transistor, il Olivetti Elea 9003, che è stato poi reso disponibile nel mercato privato.[5]
Sebbene i computer a transistor stessero emergendo a livello globale negli anni '50, non furono resi disponibili in commercio fino al 1959, quando la General Electric rilasciò il General Electric 210. Di conseguenza, anche altri produttori hanno introdotto i propri modelli di computer a transistor di punta. Il IBM 7070 e il RCA 501 sono stati alcuni dei primi modelli rilasciati, tra gli altri.[6] Anche i computer di grandi dimensioni hanno seguito questa tendenza. Il Philco Transac Modelli S-1000 e S-2000 sono stati tra i primi computer a transistor su larga scala disponibili in commercio.
L'evoluzione del design dei transistor ha portato grandi cambiamenti nella progettazione dei computer. La produzione di computer a transistor è aumentata nel tempo, man mano che la tecnologia è diventata disponibile in commercio. Alla fine, i circuiti integrati furono adottati negli anni '60, dando il via alla terza generazione di computer.
Piccole dimensioni, grandi cambiamenti
I transistor sono stati preminenti sin dalla loro invenzione oltre 70 anni fa. Questa tecnologia ha spinto l'invenzione e lo sviluppo di molti altri dispositivi elettronici. Le modeste dimensioni del transistor non mascherano la grandezza del suo contributo alla tecnologia. Il transistor ha innegabilmente cambiato il volto dei circuiti elettronici e ha portato cambiamenti significativi nel mondo, in particolare nella tecnologia informatica.
Fonti:
[1] Michael Riordan, "The Lost History of the Transistor", 30 aprile 2004, https://spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/the-lost-history-of-the-transistor Accesso 20 ott 2020
[2] Wikipedia. "Storia del transistor", N.d., https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_transistor, Accesso 20 ottobre 2020
[3] Wikipedia. "Computer a transistor", N.d., https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_computer, Accesso 20 ottobre 2020
[4] "Il transistor" N.d., http://www.storia delle comunicazioni informatiche.info/documenti-di-supporto/a.5-il-transistor-1947.html Accesso 20 ottobre 2020
[5] Wikipedia. "Computer a transistor", N.d., https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor_computer, Accesso 20 ottobre 2020
[6] "Il transistor" N.d., http://www.storia delle comunicazioni informatiche.info/documenti-di-supporto/a.5-il-transistor-1947.html Accesso 20 ottobre 2020
