Tiếng khuếch đại đầu tiên của bóng bán dẫn ẩn trong một vết cắt bằng lưỡi dao cạo

Ngày nay, khi nhắc đến bóng bán dẫn, chúng ta dễ nghĩ đến những linh kiện nhỏ li ti dày đặc bên trong chip. Nhưng thiết bị thực sự hoạt động đầu tiên vào năm 1947 trông giống một món đồ thí nghiệm được lắp ghép tạm bợ hơn: một miếng germani, một cái nêm bằng nhựa, một lá vàng và một chiếc lò xo.

Khi ấy, các thiết bị điện tử phụ thuộc vào đèn chân không. Đèn có thể khuếch đại tín hiệu, nhưng cồng kềnh, tiêu tốn nhiều điện và còn cần được làm nóng trước. Tài liệu chính thức của giải Nobel cho biết, trong buổi trình diễn khuếch đại âm thanh bằng bóng bán dẫn thời kỳ đầu, không cần phải chờ thiết bị nóng lên như với đèn chân không.

Phòng thí nghiệm Bell muốn tìm một cách khác để chất bán dẫn đảm nhiệm công việc này. Bardeen và Brattain đã thử nghiệm rất nhiều với các điểm tiếp xúc trên bề mặt germanium; điều mấu chốt là đặt hai điểm tiếp xúc đủ gần nhau.

Brattain dán lá vàng lên một miếng nêm nhựa, rồi dùng lưỡi dao cạo rạch lá vàng ở đầu nhọn của miếng nêm. Nhờ vậy, cùng một mảnh kim loại được chia thành hai điểm tiếp xúc cách điện với nhau và nằm cách nhau cực kỳ gần. Mô tả của Bảo tàng Lịch sử Máy tính rất dễ hình dung: khe hở chỉ dày cỡ một tờ giấy. Ngày 16 tháng 12 năm 1947, thiết bị được lò xo ép lên bề mặt germanium; tín hiệu được khuếch đại khoảng một trăm lần và bao phủ dải tần âm thanh.​

Vì sao vết rạch này lại quan trọng? Vì nó biến khoảng cách giữa hai điểm tiếp xúc thành một điều kiện thí nghiệm có thể điều chỉnh bằng tay. Không cần máy móc đồ sộ hơn, cũng chẳng cần dây tóc nóng hơn; chỉ trên một mảnh vật liệu rất nhỏ, tín hiệu đầu vào, đầu ra và điều khiển đã bắt đầu tương tác với nhau. Một linh kiện ba cực cứ thế ra đời trên bàn thí nghiệm.

Điều này cũng giải thích tên gọi “tiếp xúc điểm”. Đây không phải là một hộp đen trừu tượng, mà là cấu trúc trong đó các điểm tiếp xúc kim loại thực sự chạm vào bề mặt germanium. Hai điểm tiếp xúc phải ở cực gần nhau thì linh kiện mới hoạt động theo cách đó. Ngày nay trông có vẻ thô sơ, nhưng vào thời điểm ấy, chính cấu trúc này đã giúp các nhà nghiên cứu nhận ra một hiệu ứng vật lý mới.

Ngày 23 tháng 12, họ trình diễn thiết bị cho ban quản lý Phòng thí nghiệm Bell. Tháng 6 năm 1948, Phòng thí nghiệm Bell công bố phát minh transistor trước công chúng.​ Năm 1956, Bardeen, Brattain và Shockley cùng nhận Giải Nobel Vật lý, ghi nhận những nghiên cứu về chất bán dẫn và việc phát hiện hiệu ứng transistor. Tuy nhiên, thiết bị tiếp xúc điểm đầu tiên chủ yếu là thành quả thí nghiệm của Bardeen và Brattain; còn transistor tiếp giáp do Shockley phát triển sau này đã mở ra một hướng đi khác về khả năng sản xuất và độ tin cậy.​

Transistor cũng không đồng nghĩa với mạch tích hợp. Mạch tích hợp là một phát minh về sau; không thể dồn cả kỷ nguyên điện tử vào bàn thí nghiệm năm 1947. Bản thân transistor tiếp xúc điểm cũng khó chế tạo, vì vậy về sau nó được thay thế bằng những cấu trúc phù hợp hơn với việc sản xuất hàng loạt.

Đột phá năm 1947 là dùng một thiết bị tuy vụng về nhưng tinh vi để chứng minh rằng vật liệu rắn thực sự có thể khuếch đại tín hiệu điện.

Nhìn lại, vết cắt bằng lưỡi dao cạo ấy thật lay động. Khoảnh khắc làm thay đổi thế giới chưa chắc đã xuất hiện dưới hình hài của một sản phẩm hoàn chỉnh. Đôi khi, nó chỉ là hai điểm tiếp xúc gần như chạm vào nhau trên bàn thí nghiệm, cùng một âm thanh cuối cùng cũng được khuếch đại.