Un transistor es un diminuto dispositivo fabricado con materiales semiconductores que permite controlar el comportamiento de una corriente eléctrica. Dependiendo del tipo de transistor y de cómo se utilice, una señal pequeña puede controlar una corriente mayor o hacer que la corriente pase o deje de pasar. Fue desarrollado a finales de 1947 en los Laboratorios Bell, en Estados Unidos. Allí, los físicos John Bardeen y Walter Brattain construyeron el primer transistor funcional, conocido como transistor de contacto puntual, utilizando un cristal de germanio y dos contactos de oro. William Shockley, quien dirigía el grupo de investigación, desarrolló poco después el transistor de unión, una versión más práctica para muchas aplicaciones.
En 1956, Bardeen, Brattain y Shockley recibieron el Premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre los semiconductores y por el descubrimiento del efecto transistor. Este nuevo dispositivo ofrecía importantes ventajas frente a las voluminosas y delicadas válvulas de vacío utilizadas hasta entonces, pues podía ser mucho más pequeño, consumir menos energía, generar menos calor y resultar considerablemente más resistente. Gracias a ello comenzaron a fabricarse aparatos electrónicos cada vez más pequeños y eficientes. Las radios portátiles y los audífonos de la década de 1950 fueron algunos de los primeros productos que aprovecharon ampliamente estas ventajas, y a partir de entonces la miniaturización de la electrónica avanzó a una velocidad extraordinaria.
En un transistor bipolar de unión existen tres regiones principales: emisor, base y colector. Una pequeña corriente en la base puede controlar una corriente considerablemente mayor entre el colector y el emisor, por lo que el dispositivo puede utilizarse para amplificar señales. Los transistores bipolares pueden ser de tipo NPN o PNP, dependiendo de cómo estén organizadas sus regiones de semiconductor tipo n y tipo p. En estos materiales, el tipo n tiene una concentración predominante de electrones como portadores de carga, mientras que en el tipo p predominan los llamados huecos, que pueden entenderse como lugares donde falta un electrón y que se comportan como portadores de carga positiva.
Esta capacidad de controlar una corriente permite utilizar los transistores de diferentes maneras. Por ejemplo, pueden amplificar una señal eléctrica débil procedente de un micrófono para que posteriormente pueda convertirse en un sonido suficientemente potente para un altavoz. También pueden funcionar como interruptores electrónicos. Esta segunda función es fundamental para la informática, porque permite representar y manipular información mediante estados que podemos asociar, de forma simplificada, con los valores 0 y 1.
Con el tiempo apareció otra gran familia de transistores: los transistores de efecto de campo, entre los que se encuentra el MOSFET, uno de los dispositivos fundamentales de la electrónica digital moderna. Aquí la idea cambia un poco. En lugar de utilizar principalmente una corriente de entrada para controlar otra corriente, el transistor utiliza un voltaje aplicado a una terminal. Ese voltaje genera un campo eléctrico que modifica la capacidad de conducción de un canal situado entre otras dos terminales, llamadas fuente y drenaje. En un MOSFET, la puerta está aislada eléctricamente del canal, por lo que idealmente no necesita una corriente continua significativa para mantener su estado. En los dispositivos reales existen corrientes de fuga y otros consumos, pero pueden ser extremadamente pequeños. Esta característica contribuyó a convertir a los MOSFET en elementos esenciales para fabricar circuitos electrónicos muy densos y eficientes.
La gran revolución llegó cuando fue posible fabricar muchos transistores juntos sobre una pequeña pieza de material semiconductor, dando origen a los circuitos integrados. Desde entonces, la cantidad de transistores que puede concentrarse en un chip ha aumentado de manera espectacular. Los procesadores modernos contienen miles de millones de transistores en superficies que pueden ser aproximadamente del tamaño de una uña. Cada uno de ellos es diminuto, pero cuando se conectan de manera organizada pueden formar circuitos capaces de realizar operaciones matemáticas, almacenar y procesar información, controlar dispositivos y ejecutar programas extremadamente complejos.
Hoy los transistores están prácticamente en todas partes. Se encuentran en los procesadores y memorias de teléfonos inteligentes y computadoras, en los circuitos de comunicación, en los sistemas de audio, en los cargadores y sistemas de gestión de baterías, en los automóviles eléctricos y en innumerables equipos médicos, industriales y domésticos. En una computadora, millones o miles de millones de transistores trabajan conjuntamente para realizar operaciones lógicas que permiten sumar, comparar, almacenar y procesar información. En otros dispositivos se utilizan para amplificar señales, controlar motores, regular energía o generar las señales necesarias para que una pantalla produzca imágenes.
Por eso, afirmar que el transistor hizo posible la electrónica moderna no es una exageración. Sin él, los circuitos integrados y los procesadores actuales no existirían en la forma en que los conocemos, y buena parte de las computadoras, teléfonos, sistemas de telecomunicaciones, equipos médicos y dispositivos electrónicos que utilizamos cotidianamente serían imposibles o tendrían dimensiones y consumos de energía muy diferentes. La miniaturización de los transistores ha permitido concentrar una enorme capacidad de procesamiento en dispositivos que podemos llevar en el bolsillo, algo que habría resultado inimaginable cuando las primeras computadoras ocupaban habitaciones enteras.
A pesar de toda esta complejidad, la idea fundamental sigue siendo relativamente sencilla: utilizar una señal eléctrica para controlar el comportamiento de otra corriente. Ya sea amplificando una señal de audio o actuando como un interruptor que ayuda a determinar si un circuito representa un 0 o un 1, el transistor cumple una función esencial en la electrónica. Desde aquel primer dispositivo construido en los Laboratorios Bell en diciembre de 1947 hasta los millones de millones de transistores que se fabrican actualmente, su evolución ha sido una de las historias más importantes de la tecnología. Y la historia todavía no ha terminado: los investigadores y fabricantes continúan desarrollando transistores y estructuras electrónicas cada vez más pequeños, rápidos y eficientes.
Referencias: