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Dalla valvola elettronica al circuito integrato…un breve excursus

Era il 1884 quando fu sperimentata quella che oggi chiamiamo “emissione termoionica”. Un esempio classico è ciò che si verifica nei tubi a vuoto, dove degli elettroni sono emessi da un catodo metallico ad alta temperatura in un tubo in cui è stato realizzato il vuoto (noto al momento della scoperta e delle prime applicazioni come l’effetto Edison[1]).

Invece nel 1904 Fleming che lavorava per la British “Wireless Telegraphy” Company[2] scoprì che il suddetto effetto Edison poteva essere utilizzato per rilevare le onde radio e sviluppò i tubi a vuoto a due elementi[3] noti come diodi[4].

Subito dopo De Forest[5], nel 1907, costruì la prima valvola termoionica. Il primo componente elettronico attivo[6] realizzato dall’uomo (triodo). Sino agli anni sessanta, tubi termoionici di vari tipi venivano impiegati in quantità in apparecchiature elettroniche quali ricevitori e trasmettitori radio, televisori e in generale in tutti i tipi di amplificatori di segnali elettrici. Anche i primi calcolatori elettronici furono realizzati interamente mediante tubi termoionici.

Mentre il 1947 fu l’alba dei semiconduttori[7]. La prima applicazione funzionante, che utilizzava la proprietà dei semiconduttori fu il transistor[8] nel 1947, progettata da due ricercatori dei laboratori Bell Labs[9]. Mentre si deve a W. Shockley[10] l’ideazione, nel gennaio 1948, e la formulazione, nella primavera dell’anno successivo, della teoria del transistor a giunzione[11]. Il transistor bipolare a giunzione (BJT) è probabilmente il dispositivo che maggiormente ha influenzato la tecnologia e quindi, in modo più o meno diretto, la storia del secolo scorso. Dalla sua invenzione molte sono state le versioni che si sono susseguite con modifiche e migliorie, che hanno portato ad una continua crescita delle prestazioni rispetto al primo prototipo. Il transistor aveva ed ha, rispetto ai dispositivi amplificatori a lui antecedenti (le valvole), un certo numero di vantaggi quali l’integrabilità, l’affidabilità, il costo, ecc…

Il 1950, invece,  fu l’anno del circuito integrato[12]. Si tratta di un circuito elettronico miniaturizzato dove i vari transistori sono stati formati tutti nello stesso istante grazie a un unico processo fisico-chimico. Con l’avvento del circuito integrato nasce la microelettronica, mentre con la parola “Chip” si intende il componente elettronico su cui è presente il circuito integrato[13].

Infine, nel 1972, nacque il microprocessore, un vero e proprio circuito integrato dotato di memoria. Il microprocessore[14] è una tipologia particolare di processore elettronico che si contraddistingue per essere interamente costituita da uno o più circuiti integrati e per questo di dimensioni molto ridotte.

Oggi il microprocessore, noto anche come CPU (Central Processing Unit, unità di elaborazione centrale), è il cervello di tutti i computer e di molti dispositivi domestici ed elettronici.

 


[1] L’effetto termoionico, detto anche effetto termoelettronico, consiste nell’emissione indotta termicamente di particelle cariche (elettroni o ioni, a cui a volte ci si riferiva nella antica letteratura scientifica come a “termoioni”), da parte di un materiale, tipicamente un metallo riscaldato ad alta temperatura, per esempio a seguito del passaggio di una corrente elettrica

[2] Compagnia Britannica per la Telegrafia senza fili.

[3] Valvola di Fleming

[4] Il diodo è un componente elettronico la cui funzione ideale è quella di permettere il flusso di corrente elettrica in un verso e di bloccarla totalmente nell’altro.

[5] Fisico statunitense

[6] Per “attivo” si intende un componente che, grazie a una fonte esterna di energia, fornisce in uscita un segnale di potenza amplificato.

[7] Sono materiali che hanno una resistività (o anche una conducibilità) intermedia tra i conduttori e gli isolanti, la cui conducibilità dipende in modo diretto dalla temperatura; sono alla base di tutti i principali dispositivi elettronici e microelettronici a stato solido quali i transistor, i diodi e i diodi ad emissione luminosa (LED). Le proprietà dei semiconduttori diventano interessanti se vengono opportunamente drogati con impurità.

[8] Il transistor fu progettato dal fisico J. E. Lilienfeld in Canada nel 1925, fu poi brevettato dall’inventore tedesco nel 1934 Oskar Heil un dispositivo molto simile.

[9] Fisico Walter Brattain e Fisico ed ingegnere John Bardeen.

[10] Nel 1956 Brattain, Bardeen e Shockley furono insigniti del premio Nobel per la Fisica con la motivazione «per le ricerche sui semiconduttori e per la scoperta dell’effetto transistor».

[11] E’ una tipologia di transistor largamente usata nel campo dell’elettronica analogica principalmente come amplificatore e interruttore

[12] Detto brevemente integrato IC dall’inglese (integrated circuit).

[13] L’idea fu dell’ingegnere tedesco W. Jacobi e dall’ingegnere britannico G. Dummer

[14] «In informatica, dispositivo elettronico a semiconduttori realizzato, con la tecnologia dei circuiti integrati, in uno o più chip»



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