Introduction
Le transistor est considéré comme l'une des inventions les plus importantes du XXe siècle, le fondement de l'ère de l'information. Ce minuscule dispositif à semi-conducteur, capable de contrôler le flux du courant électrique avec une grande précision et fiabilité, a rendu possible la création d'appareils électroniques compacts, peu coûteux et à faible consommation d'énergie. Il est le composant de base de tous les circuits intégrés et microprocesseurs, et donc du monde numérique moderne.
Contexte
Avant le transistor, l'électronique reposait sur les tubes à vide (ou lampes). Ces composants, bien qu'innovants pour leur époque, étaient encombrants, fragiles, gourmands en énergie, généraient beaucoup de chaleur et avaient une durée de vie limitée. Les systèmes électroniques (radios, premiers ordinateurs comme l'ENIAC) étaient donc énormes, peu fiables et coûteux. La recherche d'un remplacement solide et efficace aux tubes à vide était intense, notamment dans les laboratoires de Bell Telephone, qui cherchaient à améliorer les systèmes de télécommunication.
Inventeur
L'équipe de recherche des Laboratoires Bell était dirigée par William Shockley, un physicien théoricien spécialiste des semi-conducteurs. John Bardeen, un physicien théoricien, et Walter Brattain, un expérimentateur de talent, formaient le duo qui a réalisé la première démonstration pratique. Le 16 décembre 1947, ils présentèrent le "point-contact transistor", un dispositif en germanium avec deux contacts en or très proches qui amplifiait le signal électrique. Shockley, mécontent de ne pas être directement impliqué dans cette percée, développa peu après le concept bien supérieur du "transistor à jonction", qui devint la base des transistors modernes. Les trois hommes reçurent le prix Nobel de physique en 1956 pour cette invention.
Fonctionnement
Un transistor est essentiellement un interrupteur ou un amplificateur commandé électriquement. Il est fabriqué à partir d'un matériau semi-conducteur (comme le silicium ou le germanium) "dopé" pour créer des régions avec un excès d'électrons (type N) ou un déficit d'électrons, appelés "trous" (type P). La structure la plus courante est le transistor bipolaire à jonction (BJT), composé de trois couches : Émetteur, Base, Collecteur (dans une configuration NPN ou PNP). En appliquant un faible courant sur la base, on contrôle un courant beaucoup plus important entre l'émetteur et le collecteur, réalisant ainsi l'amplification. Le transistor à effet de champ (FET), une autre famille majeure, contrôle le courant via une tension appliquée sur une grille, ce qui est le principe des microprocesseurs modernes.
Evolution
Le transistor a connu une évolution spectaculaire. Du transistor à point-contact, on est passé au transistor à jonction de Shockley (1951), plus fiable et fabriqué en série. L'invention du circuit intégré (ou puce) par Jack Kilby (Texas Instruments) et Robert Noyce (Fairchild Semiconductor) à la fin des années 1950 a permis de graver plusieurs transistors interconnectés sur un même morceau de silicium. La loi de Moore (énoncée en 1965 par Gordon Moore, co-fondateur d'Intel) a observé et guidé la miniaturisation exponentielle, doublant le nombre de transistors sur une puce environ tous les deux ans. Aujourd'hui, les processeurs les plus avancés contiennent des dizaines de milliards de transistors de taille nanométrique.
Impact
L'impact du transistor est omniprésent et profond. Il a permis : 1) La miniaturisation radicale de l'électronique, menant aux ordinateurs personnels, smartphones et objets connectés. 2) La fiabilité et la baisse des coûts, démocratisant l'accès à la technologie. 3) La révolution numérique, en étant le cœur des microprocesseurs et mémoires. 4) Le développement des communications modernes (radio, télévision par satellite, internet). 5) Des avancées dans tous les domaines scientifiques et médicaux (imagerie, instrumentation). Sans le transistor, la société de l'information, l'automatisation industrielle et la globalisation telle que nous la connaissons n'existeraient pas. Il est le véritable moteur de la troisième révolution industrielle.
