PEQUENA HISTORIA DO TRANSISTOR - parte I

O transístor, invento da "Bell System", revolucionou os calculadores
electrónicos, iniciou a era espacial e originou indústrias de grande importância
no desenvolvimento de semi-condutores.

Concebido, em principio, como um substituto de estado sólido, das vál-
vulas de vácuo utilizadas em aplicações telefónicas, este invento, que me-
receu um Prémio Nobel, invadiu virtualmente e em poucos anos, todas as
esferas da actividade humana. A sua grande duração, reduzido volume e bai-
xo consumo de energia, fizeram-no componente crucial de uma infinidade
de maquinismos electrónicos.

Os transístores tornaram possível a realização de calculadores electró-
nicos utilizados nos sistemas de cheques, crédito, fundos das companhias
de navegação aérea, cálculos comerciais, investigações cientificas e de to-
das as técnicas.

Tudo isto começou em Dezembro de 1947, quando três cientistas dos
Bell Telephone Laboratories (BTL) conseguiram amplificar um sinal eléctrico
através de um cristal de germânio, especialmente preparado para este resul-
tado. Esta invenção só se tornou pública em 30 de Junho de 1948.

Desde então, um grupo de especialistas procurou que o transistor se
convertesse num elemento prático.

A primeira aplicação comercial do transistor foi feita num centro de co-
mutação da "Bell System". Desde então, e em poucos anos, os transistores
intervieram nos mais diversos sectores da actividade humana.

Os dispositivos semicondutores influíram em numerosos mercados, entre
os quais os de aparelhos e sistemas comerciais, de medicina, educação,
rádio-difusão, instrumentos musicais, automóveis, navegação, instrumentos
de análise e de medição, fabrico industrial, automatização, indústria aero-
-espacial e comunicações telefónicas.

Nos hospitais e consultórios, os aparelhos transistorizados velam pela
saúde e permitem conhecer melhor o funcionamento do corpo humano.

Os surdos dispõem agora, de aparelhos de audição transistorizados, in-
corporados nas hastes de óculos ou fixos nas orelhas. As pessoas que padecem
de afecções cardíacas mantêm a sua vida graças a reguladores electrónicos
da pulsação cardíaca.

Podem transmitir-se, por telefone, os electrocardiogramas das vitimas
de ataques cardíacos a cardiólogos que se encontrem em lugares distantes.

Os cegos podem utilizar aparelhos de semicondutores que os previ-
nem da presença de obstáculos.

São inumeráveis os artigos da vida diária que seriam muito mais volumo-
sos ou que não existiriam se não houvesse transistores e outros dispositivos
semicondutores. Por exemplo, não existiriam câmaras com regulação automá-
tica de exposição, que requereriam um outro aparelho auxiliar.

A era dos aviões a jacto, rápidos e seguros, é também caracterizada,

em grande parte, pelo desenvolvimento de sistemas de navegação e de radar,
compactos, leves e muito aperfeiçoados.

Os aparelhos de rádio, de transístores, muito baratos, permitiram a au-
dição da transmissão da palavra e da música até aos lugares mais longínquos
da Terra.

O transistor é um poderoso elemento social que oferece programas re-
creativos e educativos a todos os indivíduos, desde os condutores de camelos,
no deserto, até aos cultivadores dos arrozais e indígenas das selvas tropicais.

A tecnologia dos semicondutores significa também um serviço telefó-
nico melhor e mais seguro.

Em 1956, os três inventores do transistor, John Bardeen, William
Shockley e Walter Brattain, receberam pelo seu trabalho, o Prémio Nobel da
Física.

Na "Bell System" os transistores e outros dispositivos, considerados
como de estado sólido, originários destes, tornaram possível o advento de al-
guns sistemas de telecomunicações por micro-ondas e de cabos coaxiais sub-
terrâneos, para comunicações interurbanas, mais seguras e económicas.

Estes dispositivos permitiram também construir grandes centrais electró-
nicas que se podem semelhar a calculadores, para a comutação das comu-
nicações.

Os transistores e outros dispositivos semicondutores foram os elementos
decisivos da exploração dos satélites experimentais de telecomunicação
da "Bell System", Telstar - I e Telstar - II e dos modernos sistemas de cabos
submarinos. A tecnologia dos semicondutores utiliza-se nas câmaras de te-
levisão e nos laseres.

Desde a invenção do transistor, os Laboratórios Bell e a Western
Electric continuaram o desenvolvimento de novas tecnologias baseadas nos se-
micondutores. Algumas delas prepararam o campo aos circuitos integrados.

Estes compreendem centenas de transistores e de outros componentes
electrónicos em pequenas pastilhas, impondo assim, a "era dos semiconduto-
res" e abriram novos campos aos dispositivos electrónicos.

A Revolução dos Semicondutores


Pensemos, por uns instantes, no que seria o mundo sem a invenção dos
transistores. Os computadores ou calculadores seriam muito menos seguros,
mais volumosos, mais lentos e não teriam a sua actual capacidade de possibi-
lidades de informação.

É provável que o homem não pudesse ter chegado à Lua.

A exploração espacial e as telecomunicações por satélites não teriam
alcançado o seu actual grau de aperfeiçoamento.

A indústria electrónica actual baseia-se no transistor e noutros disposi-
tivos electrónicos semicondutores, derivados do mesmo transistor, tais co-
mo os dispositivos de micro-ondas, foto-emissores e, em especial, os circui-
tos integrados.

Missão Impossível

No ano de 1951, quando foi confiada à fabrica de Allentown, da
Western Electric, a enorme tarefa de fabricar o transistor, recentemente in-
ventado, não havia livros sobre o seu fabrico, que se pudessem consultar,
assim como não havia aparelhos para a sua produção.

Outro problema que atormentou os técnicos da Allentown foi o da uni-
formidade ou antes, o da ausência de uniformidade. Efectivamente, embo-

ra fosse relativamente fácil construir um dispositivo que satisfizesse todas as
especificações, a construção de milhares deles - com características exacta-
mente iguais - era um caso muito distinto.

Este foi um dos maiores pesadelos de Allentown. Alguns dos primeiros
transistores pareciam possuídos de um espírito infernal. Sem razão aparente,
transistores construídos da mesma maneira, negavam-se obstinadamente a
comportar-se do mesmo modo. Parte do problema baseava-se nas dimensões
incrivelmente pequenas destes dispositivos.

No entanto, a verdadeira causa deste pesadelo era a contaminação. A
pureza do germânio usado nos transistores tinha que ser muito mais apurada
do que a que se podia obter.

O mais leve indicio de qualquer impureza indesejada, provoca um com
portamento erróneo do transistor que o pode anular completamente.

Para complicar ainda mais o problema, o germânio utilizado tinha que
ser cortado de cristais individuais desse mesmo elemento que anteriormente
não tinha sido apurado.

Este facto exigia que, além da necessidade de se idearem novos métodos
para refinar o germânio bruto, havia também a necessidade de se criarem
novos processos para se apurarem cristais individuais perfeitos.

Como demonstração prática do provérbio de que "a necessidade é a
mãe da ciência", os Laboratórios Bell descobriram o apuramento por zonas,
engenhoso meio de refinar o germânio e outros materiais semicondutores, den-
tro de um grau de pureza que jamais havia sido atingido por processos natu-
rais ou artificiais.

Os químicos dos Laboratórios Bell esforçaram-se ao mesmo tempo, por
converterem numa ciência exacta e definida a antiga arte da obtenção de
cristais.

Seguindo-lhe os sistemas, os engenheiros da Western Electric transfor-
maram rapidamente os seus trabalhos experimentais de laboratório em eficazes
métodos de produção em série.

Dão testemunho do seu êxito os gigantescos cristais de silício de 3 Kg
que se obtêm actualmente, em comparação com os diminutos cristais de
100 gr, de duas décadas atrás.

Quando, em 1953, entrou em cena o silício, parecia que iria repetir-
-se todo o processo árduo de se aprender a fazer o que aparentemente era im-
possível.

Conhecia-se a superioridade do silício, desde há muito tempo: é tão
abundante como a areia, pode trabalhar a temperatura mais alta e tem melho-
res características do que o germânio.

O que não se sabia era como associar esse elemento tão insociável. O
silício tem um ponto de fusão de 1417° C (em comparação com os 937° C,
do germânio) e reage a qualquer material que possa admitir a sua temperatura.

Mesmo que parecesse impossível, tinha que haver um meio de fundir
e apurar o silício sem que este fosse tocado.

Uma vez mais os grupos de especialistas dos Laboratórios "Bell" e da
Western Electric reuniram os seus esforços e encontraram uma solução.

Esta consistia numa variante do apuramento por zonas, denominado por
"depuração por zonas", aproveitando-se a tensão superficial na qual se
utilizam ondas rádio-eléctricas de alta potência, para fundir uma delgada
secção de uma barra de silício e deslocá-la com as suas impurezas ao longo
dessa mesma barra.

Esta tensão superficial é a mesma que permite encher um vaso de água
até um pouco mais acima do seu bordo, sem que o líquido se derrame. Do
mesmo modo, se impedia que a zona fundida se derramasse na vareta.

A interminável série de problemas que preocuparam os engenheiros da
Western Electric, naqueles dias, foi compensada pelos benefícios correspon-
dentes aos seus esforços de precursores da obtenção dos transistores. Um desses
benefícios foram as patentes de invenção que abrangiam numerosas outras
invenções e que constituíam um factor importante em negociações de acordos
com outras empresas de indústrias, referentes à concessão recíproca de
licenças.

Em virtude de tais acordos, a "Bell System" obteve o direito de utilizar
as patentes de outras empresas e pôde aproveitar, assim, as invenções da in-
dústria dos semicondutores, em benefício dos seus clientes, no sector das
telecomunicações.

Ao mesmo tempo a "Bell System" repartiu com outros os conhecimentos
tão dificilmente adquiridos.

Consciente das repercussões potenciais desta proeza tecnológica, a
Western Electric, em Abril de 1952, celebrou o primeiro simpósio mundial

sobre o fabrico de transistores em que participaram os concessionários das res-
pectivas patentes. Durante cinco dias de intenso trabalho, os representan-
tes de nove companhias estrangeiras e 25 empresas americanas, escutaram a
exposição dos engenheiros da Western Electric, dos pormenores de tudo
quanto tinham aprendido.


Na Western Electric, o simpósio de 1952 recorda-se ainda hoje, não
só pelo impulso que imprimiu à tecnologia mundial do transistor, mas também
pela realização das suas profecias.

'A direcção da Western Electric sabia que o transistor não iria muito
longe se não se pudesse fabricar por baixo custo.

As suas possibilidades eram imensas e poderiam apreciar-se facilmente.
Seria, porém, alguma vez economicamente realizável esta poderosa mi-
niatura?

Don Wilkes, director geral da Allentown foi um dos primeiros a afirmá-
-lo e conseguiu animar o pessoal da Western Electric e os acautelados fa-
bricantes das outras empresas.

No último dia do simpósio, depois de 4 dias de discussões em que os
problemas de fabrico dos transístores pareciam económica e tecnologi-
camente insolúveis, surgiu finalmente a questão dos custos respectivos. Um
dos participantes deslumbrado e assustado pelas exigências tecnológicas, im-
postas pela construção do estranho e novo dispositivo, perguntou o que
estava na mente de todos: "e quanto custará essa pequena maravilha de
arte?".

Fez-se um silêncio perturbador, quase embaraçoso, que foi interrompido
por Don Wilkes exclamando, em voz alta e solene: "29 cêntimos. '". Desde
há muito tempo que se confirmou a esperança de Wilkes, demonstrada
pelos factos. Naquela época, o preço dos transístores oscilava entre 5 e 10
dólares, cada um, e a sua produção mensal atingia apenas poucas centenas.

Actualmente, muitos dos transístores custam bastante menos do que esses
"29 cêntimos".

Entretanto, os Laboratórios Bell e os da Western Electric, estabele-
ciam as melhores bases de produção dos transístores cuja maior parte perdura
e perdurará ainda durante muitos anos.



(continua....)