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Aufgemerkt „Da unten in Texas haben sie einen Siliziumtransistor!“

| Autor / Redakteur: Peter Koller / Nico Litzel

Am 10. Mai feiert ein Bauteil seinen 60. Geburtstag, das ein Fundament (fast) der ganzen Elektronik darstellt und ohne Zweifel die Welt revolutioniert hat: der Siliziumtransistor.

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Kleiner als eine Briefmarke! Ein frühes Werbemotiv für den ersten Siliziumtransistor
Kleiner als eine Briefmarke! Ein frühes Werbemotiv für den ersten Siliziumtransistor
(Texas Instruments)

1947 hatten William Shockley, John Bardeen und Walter Brattain von den Bell Labs den ersten funktionsfähigen Transistor entwickelt, wofür sie 1956 den Nobelpreis für Physik erhielten. Allerdings basierten diese frühen Bipolar-Transistoren auf dem Halbleitermaterial Germanium – und das hatte mit so einigen Problemen zu kämpfen, vor allem einem nach oben sehr stark eingeschränkten Temperaturbereich.

Bei der Suche nach Alternativen verfielen die Wissenschaftler der damaligen Zeit bereits Anfang der 1950er-Jahre auf Silizium. Die konkrete Umsetzung eines Siliziumtransistors, insbesondere die Züchtung der notwendigen Einkristalle großer Reinheit, bereitete ihnen jedoch enorme Probleme. Gängige Meinung war, dass es wohl noch Jahre oder gar Jahrzehnte dauern könnte, bis Siliziumtransistoren in relevanten Mengen produziert werden könnten.

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Auftritt Gordon Teal: Der in South Dallas aufgewachsene Chemiker (1907 – 2003) war Teil eines Forscherteams, das bei den Bell Labs in New Jersey die Züchtung von Siliziumkristallen erforschte. Getrieben von Heimweh antwortete er auf eine Stellenanzeige von Texas Instruments in der New York Times, das einen Forschungsleiter suchte. Gegründet in den 1930er-Jahren als Hersteller von Seismographen für die Ölindustrie produzierte das Unternehmen inzwischen Elektronik für das US-Militär.

Unter der Leitung des damaligen TI-Vizepräsidenten Pat Haggerty und mit einer Gruppe junger Wissenschaftler machte sich Teal an das Problem der Siliziumtransistoren. Der Durchbruch kam nach gut einem Jahr Arbeit am 14. April 1954 und mithilfe eines besonders reinen Siliziums der Firma DuPont. Teal und seine Kollegen schnitten ein viertel Zoll breites Stück davon ab, brachten Elektroden an – der erste funktionierende Silizium-Transistor war geboren.

Teal machte sich sofort daran, ein bereits vorbereitetes Paper für das Jahrestreffen des Institute of Radio Engineers in Dayton Ohio umzuschreiben. Die Erinnerungen von Teal an die Konferenz sind bemerkenswert: „Ein Redner nach dem anderen erklärte, wie schwierig es sei, Siliziumtransistoren herzustellen und warum es noch Jahre dauern würde.“ Als Teal an der Reihe war, war das Publikum bereits am wegdösen. Was zunächst auch nicht besser wurde, als Teal ersteinmal Seite um Seite seines ursprünglichen Manuskripts vorlas, ohne auf seinen Durchbruch einzugehen.

Erst auf Seite 25 von 31 ließ er die Bombe platzen: „Anders als die anderen Sprecher ihnen gesagt haben, ist uns die Herstellung von Siliziumtransistoren gelungen; wir fertigen sie in Serie und ich habe ein paar davon in meiner Tasche!“ Teal hatte Haggerty kurz vor der Konferenz noch überredet, die Fertigung von 150 Transistoren auf einer Pilotanlage als bereits laufende „Serienfertigung“ zu verkaufen.

In diesem Moment konnte man im Saal eine Stecknadel fallen hören. Doch der als introvertiert und schwierig bekannte Teal ließ sich sogar zu einer eindrucksvollen Vorführung verleiten. Auf zwei Plattenspielern war der damalige Hit „Summit Ridge Drive“ aufgelegt. Teal setzte den ersten Plattenspieler mit einem Germanium-Transistorverstärker in Gang. Als er aber dessen Transistoren in heißes Öl tauchte, verstummte Artie Shaw plötzlich – jenseits von etwa 75 Grad Celsius stellten die Germanium-Bauteile einfach den Dienst ein. Der zweite Plattenspieler mit Siliziumtransistoren lief trotz der Öl-Behandlung weiter.

Als Teal dann am Ende seines Vortrags verkündete, es gebe für alle Zuhörer am Ausgang ein Skript seines Vortrags mit dem Titel „Some Recent Developments in Silicon and Germanium Materials and Devices“, brach ein regelrechter Tumult aus. Ein Ingenieur des Konkurrenten Raytheon stürzte zum nächsten Telefon, rief seinen Vorgesetzten an und brüllte in den Hörer: „Da unten in Texas haben sie einen Siliziumtransistor!“

Und nicht nur das: Nur wenig später kam mit dem Regency TR-1 das erste Radio auf Basis von Siliziumtransistoren auf den Markt, das auf einen bei TI entwickelten Prototyp zurückgeht. Es war der Beginn der Transistorisierung der Elektronik in großem Stil. Ein frühes Werbemotiv von TI zeigte den ersten Siliziumtransistor zum Größenvergleich auf einer Briefmarke liegend. Heutige Computerprozessoren mit 22 Nanometer Strukturbreite integrieren auf dieser Fläche mittlerweile mehrere Milliarden von Siliziumtransistoren.

In der Texas-Instruments-Pressemitteilung vom 10. Mai 1954 hieß es: „Heutige Elektronengehirne benötigen ganze Räume, verbrauchen viel Elektrizität und benötigen Kühlsysteme durch die von Tausenden Vakuumröhren erzeugte Hitze. Durch die Verwendung von Silizium-Transistoren können Elektronengehirne auf eine leichter handhabbare Größe schrumpfen, werden weniger Energie verbrauchen und zuverlässiger sein.“

Schöner hätte man die Ära des Computers kaum vorhersagen können ...

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