Mau Tahu Bagaimana TRANSISTOR ditemukan ?

Dunia baru saja kembali ke periode damai setelah WW II berkecamuk dengan kemenangan ada dipihak Sekutu. Sepertinya peperangan menjadi salah satu unsur penting dalam perkembangan teknologi dunia dimana para ilmuwan dipaksa menciptakan sesuatu benda yang berguna untuk kepentingan perang dan pada akhirnya lebih membantu manusia saat di waktu damai. Perkembangan dunia telekomunikasi saat perang mendorong negara maju ber inovasi membuat perangkat telekomunikasi yang lebih ringkas. Salah satu pelopor dunia telekomunikasi yang saat itu berperan besar adalah Bell Laboratories di Amerika Serikat.

Untuk dapat menyampaikan pesan telepon melalui jarak yang jauh maka dibutuhkan perangkat amplifier sebagai penguat suara. Pada awalnya digunakan prinsip percepatan elektron pada tabung hampa yang kemudian lebih dikenal dengan TUBE AMPLIFIER. Tapi tabung ini seperti halnya bohlam lampu memiliki waktu pakai terbatas yang akan rusak setelah beberapa jam pakai. Begitu juga dengan daya listrik yang diperlukan sangat boros dengan efisiensi kecil karena banyak panas yan dihasilkan. Sehingga ketika perang dunia berakhir para ilmuwan pada Bell Laboratories  melakukan percobaan menciptakan penguat sinyal yang lebih handal dan "SOLID STATE".

Ilmuawan yang dikenal sebagai pelopor dan penemu dari transistor adalah John Bardeen, William shockley dan Walter Bratain. Para ilmuwan lainnya juga berperan karena penciptaan transistor meliputi banyak bidang keilmuwan diantaranya elektro, kimia, fisika, material dan mesin. Kerjasama berbagai bidang sains ini menghasilkan suatu alat yang pada awalnya tanpa nama yang sampai perlu diadakan voting untuk memilih nama yang sesuai.

Seperti yang ditulis pada gambar diatas kata transistor merupakan gabungan trans konduktasi dan resistansi variabel. Jadi alat ini dapat diatur tingkat konduktansi dan resistansinya dengan pengaturan sedemikian rupa, Secara lebih mudah dapat dibahas pada penjelasan berikut :

PRINSIP SEMIKONDUKTOR

Kristal yang menjadi perhatian para ilmuwan bell adalah GERMANIUM setelah ilmuwan bell berhasil menciptakan alat pemurni kristal Ge. Sifat dari germanium memiliki konduktivitas yang berbeda dengan konduktor dan isolator. Sifat lainnya meliputi reaksinya terhada panas dan cahaya.

Ketika germanium dipanaskan maka konduktivitasnya meningkat

 Bandingkan dengan kawat tungsten yang konduktivitasnya menurun saat dipanaskan

Efek cahaya terhadap konduktivitas Germanium

PRINSIP PENYEARAH KRISTAL

Gambar diatas merupakan radio "CRYSTAL" jaman dulu kala dimana terdapat alat yang bernama "CAT WISHKER" sebagai detektor sinyal RADIO menjadi AUDIO. Frekuensi tinggi dari modulasi AM akan di searahkan oleh gabungan kristal silikon dan kawat halus sehingga yang tertinggal hanya gelombang audio yang kemudian bisa didengarkan melalui earphone.

Ketika prinsip ini diterapkan pada kristal Germanium yang dihubungkan dengan tembaga maka prinsip penyearah dapat dilihat dari experimen diatas. Ilmuwan kemudian memanfaatkan prinsip ini untuk membuat RADAR yang membuat sekutu menang perang pada WW II. Pada masa damai ilmuwan Bell laboratories berusaha melakukan kontrol terhadap prinsip ini sehingga dapat melakukan penguatan sinyal kecil. Pada awalnya para ilmuwan berfokus pada efek medan dilapisan luar dari germanium (field efect) seperti halnya perlakuan pada tube amplifier. Akan tetapi percobaan ini kurang berhasil menghasilkan penguatan yang dapat diatur.

Percobaan field efek pada semikonduktor

EFEK TRANSISTOR

Gambar diatas menjadi salah satu "EUREKA MOMENT" dari trio penemu transistor. Jika anda sering menonton acara Ancient Aliens di History ch, mungkin saja akan dipercayai (oleh si rambut jeprak) bahwa trio ini mendapat bisikan dari mahluk ekstrateresterial. Tapi entahlah ... yg mereka temukan ini merupakan loncatan besar bagi seluruh dunia. Penemuan ini terjadi pada bulan desember 1947.

Pada gambar diatas terlihat kristal germanium diberikan 2 buah koneksi ke sumber tenaga. Yang sebelah kiri tembaganya langsung menyentuh ke kulit kristal Ge, sedangkan pada sebelah kanan salah satu ujung kawat tembaga diberikan isolator berupa lilin. Tambahan elektrolit berupa tetesan air diberikan diantara sambungan . Yang terjadi adalah kemudian dinamakan "TRANSISTOR EFFECT" dimana secara ajaib ketika rangkaian sebelah kiri diberikan sumber arus maka efek pada sebelah kanan (yang sebelumnya tidak nyambung) menjadi teraliri arus listrik.

Tentu saja air tidak bertahan lama karena menguap dan kemudian dipilihlah emas sebagai pengganti air, sedangkan isolatornya hanya diberikan jarak antara kawat dan permukaan kristal Ge. Transistor jenis ini selanjutnya disebut POINT-CONTACT Transistor.

Transistor pertama yg berhasil berfungsi pada Bell Laboratories

Perkembangan selanjutnya william shockley menemukan yang dinamakan junction transistor setelah kemajuan  pada proses pembentukan kristal Germanium.

Akhirnya transistor menjadi semakin kecil dan karakteristiknya semakin bagus . Penggunaan pada frekuensi2 tinggi pun dapat dicapai dengan daya yang kecil dan efisiensi panas sangat bagus dibandingkan amplifier tabung.

 Alloy Transistor bekerja pada frekuensi tinggi

Silikon transistor 

Wafer silikon yg dapat diproduksi masal

COURTESY

SUMBER