أول تضخيم للترانزستور، مخبّأ في شقّ صنعته شفرة حلاقة

عندما نتحدث اليوم عن الترانزستورات، يسهل أن نتخيل المكوّنات الدقيقة المتراصّة داخل الشرائح الإلكترونية. لكن ذلك الجهاز الذي عمل بالفعل عام 1947 بدا أقرب إلى تجربة جُمعت على عجل: قطعة من الجرمانيوم، وإسفين من البلاستيك، ورقاقة من الذهب، ونابض.

في ذلك الوقت، كانت الأجهزة الإلكترونية تعتمد على الصمامات المفرّغة. كانت قادرة على تضخيم الإشارات، لكنها كبيرة الحجم، وتستهلك الكثير من الطاقة، كما تحتاج إلى وقت لتسخن. وتشير مواد نوبل الرسمية إلى أن الترانزستور المبكر لم يكن بحاجة إلى الانتظار حتى يسخن، على غرار الصمام المفرّغ، عند عرضه لتضخيم الصوت.

أرادت مختبرات بيل إيجاد طريقة أخرى تجعل أشباه الموصلات تؤدي هذه المهمة. أجرى باردين وبراتين محاولات كثيرة على نقاط التلامس مع سطح الجرمانيوم، وكان المفتاح أن تكون نقطتا التلامس متقاربتين بما يكفي.

ألصق براتين رقائق الذهب على إسفين بلاستيكي، ثم شقّها عند طرف الإسفين بشفرة حلاقة. وهكذا انقسمت قطعة المعدن نفسها إلى نقطتي تلامس معزولتين كهربائيًا، تفصل بينهما مسافة ضئيلة جدًا. ويقدّم وصف متحف تاريخ الحاسوب صورة واضحة: لم تكن الفجوة أسمك من ورقة تقريبًا. في 16 ديسمبر 1947، ضُغط الجهاز بنابض على سطح الجرمانيوم، فحقق تضخيمًا للإشارة بلغ نحو مئة ضعف، وغطّى نطاق الترددات الصوتية.

لماذا كان هذا الشق مهمًا؟ لأنه جعل المسافة بين نقطتي التلامس عاملًا تجريبيًا يمكن ضبطه عمليًا. لم يكن الأمر بحاجة إلى آلات أضخم أو فتائل أشد حرارة، بل كان يكفي سطح صغير جدًا من مادة ما كي تتفاعل فيه المدخلات والمخرجات والتحكم. هكذا ظهر جهاز ذو ثلاثة أطراف على طاولة العمل.

وهذا يفسر أيضًا تسمية «الترانزستور النقطي». فهو ليس صندوقًا أسود مجردًا، بل بنية تتلامس فيها نقاط معدنية فعليًا مع سطح الجرمانيوم. وكان تقارب نقطتي التلامس الشديد ضروريًا ليعمل الجهاز بتلك الطريقة. قد يبدو بدائيًا اليوم، لكنه أتاح للباحثين آنذاك رؤية تأثير فيزيائي جديد.

في 23 ديسمبر، قدّموا عرضًا لمسؤولي مختبرات بيل. وفي يونيو 1948، أعلنت مختبرات بيل عن الترانزستور. وفي عام 1956، تقاسم باردين وبراتين وشوكلي جائزة نوبل في الفيزياء تقديرًا لأبحاثهم في أشباه الموصلات واكتشافهم تأثير الترانزستور. لكن الجهاز النقطي الأول كان في الأساس ثمرة تجارب باردين وبراتين؛ أما ترانزستور الوصلة الذي طوّره شوكلي لاحقًا، فقد فتح طريقًا آخر للتصنيع والموثوقية.

والترانزستور ليس دائرة متكاملة. فهذه اختراع لاحق، ولا يصح أن نحشر عصر الإلكترونيات بأكمله في تجربة عام 1947. كما أن تصنيع الترانزستور النقطي نفسه كان صعبًا، لذا أفسح المجال لاحقًا لبنى أنسب للإنتاج الكمي.

كان إنجاز عام 1947 إثباتًا، باستخدام جهاز دقيق لكنه بدائي، أن المواد الصلبة قادرة فعلًا على تضخيم الإشارات الكهربائية.

عند التأمل في الأمر، يبدو ذلك الشق الذي أحدثته شفرة الحلاقة مؤثرًا. فربما لا تظهر اللحظات التي تغيّر العالم في صورة منتج متكامل منذ البداية. وأحيانًا لا تكون سوى نقطتي تلامس تكادان تتلامسان على طاولة التجارب، وصوتٍ نجح أخيرًا في أن يتضخم.