Edu3.cat

 
En un ordinador, els circuits transporten els polsos elèctrics -els bits- d’un punt a l’altre. Doncs bé, per controlar aquest tràfec hi ha uns dispositius tant modestos com essencials.

TRANSISTORS

Aquesta és la taula periòdica dels elements. En un costat, hi ha els elements metàl·lics, que són conductors d’electricitat. En l’altre, els no conductors. I al mig hi ha uns elements que en certes condicions són conductors i en altres no: per això se’n diu semiconductors.

El silici n’és un. Els àtoms de silici estan ben units: no hi ha electrons lliures. Per això, el silici no és un element conductor.

Però hi ha diverses maneres per fer que ho sigui. Per exemple, afegint-hi una mica d’arsènic, que té 5 electrons. L’electró sobrant no té lloc on posar-se i això crea un corrent. S’anomena silici N, de negatiu.

Una altra manera és afegint-hi una mica de bor, que té tres electrons. Aleshores resulta un forat que tendeix a ser ocupat per un electró i, altra vegada, flueix un corrent. S’anomena silici P, de positiu.

Doncs bé, acoblant silici N i silici P, s’aconsegueix un efecte díode. Segons la polaritat de la bateria que l’alimenta, enmig de l’acoblament no hi passa -o sí que hi passa- un corrent. És el principi del transistor.

Aquí en veiem un esquema. D’entrada, el corrent no té per on circular. Però quan s’envia un senyal al mig, el silici es torna conductor, es fa el pont entre l’entrada i la sortida, i el corrent circula.

El transistor és, doncs, un mena d’interruptor sense mecanismes. El van inventar aquests investigadors nord-americans: Bardeen, Shockley i Brattain.

De seguida va substituir la tecnologia anterior de l’efecte díode, la costosa i fràgil làmpada de buit. Sobretot, en els ordinadors, perquè per manegar bits i fer càlculs no hi ha res millor que els transistors.

Els primers circuits d’ordinador connectaven només uns quants transistors. Però Jack Kilby, un altre nord-americà, va inventar la manera de posar-ne molts en un mateix bloc de silici. Era el El circuit integrat, el xip.

Des d’aleshores, l’avenç ha consistit a fer-lo cada vegada més petit. Avui dia, en una superfície d’un centímetre quadrat s’hi poden encabir milions de transistors.

Però, com es fabrica un xip?

Tot comença amb el disseny de la lògica del circuit. Aleshores, un programa especialitzat d’ordinador converteix aquest disseny en la corresponent xarxa de components electrònics, bàsicament transistors.

A continuació, es fotografia a molt alta resolució aquesta xarxa. El resultat és la màscara fotogràfica, una mena de motlle del xip.

D’altra banda, es prepara la matèria primera fonamental: el silici impurificat.

El bloc de silici es talla en llesques circulars. Per projecció, el silici queda impressionat amb la màscara del xip. El procés es repeteix fins que es cobreix tota la llesca.

Aleshores ve la fabricació pròpiament dita. La placa és sotmesa a un tractament que la farceix de matèries diverses. L’operació s’ha de fer en condicions molt estrictes perquè qualsevol impuresa, per petita que sigui, pot malmetre el producte.

El resultat final són aquestes oblies amb els xips fets realitat, llestos per actuar. Cada xip anirà a parar a un suport que permetrà connectar amb altres dispositius.

Aquest és, doncs, el destí final dels transistors. En un xip típic d’ordinador s’obriran i es tancaran bilions de vegades per segon.

Tota l’electrònica digital pivota sobre el transistor, pràctic, fiable i, alhora, barat, perquè de silici n’hi ha a tot arreu.

No hi ha cap giny tan abundant. Es calcula que, en tot el món, hi ha cent vegades més de transistors que de formigues.