Il est important de noter que tous les transistors sont à jonction, mais c'est à partir de ce type de transistor que la notion de jonction devient importante. C'est à la jonction entre deux couches que le fonctionnement du transistor se réalise.

Le transistor à jonction

La réalisation pratique de ces primiers transistors se trouve sur les photos 2.

Il faut qu'il reste une fine couche de germanium N: si la couche est percée le courant circule librement de l'émetteur au collecteur, si la couche est trop épaisse, il n'y a pas d'effet transistor (amplification du courant) et on se retrouve en fait avec deux diodes. L'épaisseur de la couche restante détermine grandement l'amplification en courant du transistor.

Comme l'épaisseur ne pouvait pas être déterminée exactement, les transistors d'un même type avaient des gains différents. C'est ainsi qu'on en est venu à classer les transistor par classe de gain après leur fabrication: cette classification est encore utilisée plus tard avec par exemple des BC107A, BC107B, BC108A, BC108B, BC108C,... avec pour la lettre A un gain inférieur à 100 et pour la lettre C un gain supérieur à 250.

L'indium a une basse température de fusion, ce qui limite la température maximale que le transistor peut atteindre. La dissipation admissible d'un petit transistor en boitier plastique (voir photos 4 et 5) est limité à environ 100mW.

Les premiers transistors à jonction avaient une base plus grande que l'émetteur ou le collecteur (voir dessin). Dans les premiers circuits (radiofréquences) la base était généralement mise à la masse et le signal envoyé sur l'émetteur. L'impédance d'entrée du transistor était très basse, de l'ordre d'une centaine d'ohms, tandis que l'impédance de sortie était élevée. Le gain en courant était inférieur à l'unité (montage à base commune).

Ce type de montage permettait également de compenser un des défauts de ces transistors, notament la fréquence maximale qui était très basse (fréquence maximale de 1MHz). Ces transistors ne pouvaient que difficilement être utilisés dans la partie radio-fréquence d'une radio, et c'est ainsi qu'on a vu des radios portables avec une partie radiofréquence avec tubes et une partie audio avec des transistors.

Le transistor complémentaire (PNP) était le IBM 033 (NPN)

La partie IBM et les transistors se trouve maintenant ici. Deux transistors permettaient de remplacer un tube (double triode). Or un ordinateur contenait des milliers de tubes.

Evolution des transistors

Les américains abandonnent assez rapidement les tubes et passent aux transistors, mais en Europe on reste fidèle plus longtemps aux tubes. Même les radios portatives (disons plutôt portables) utilisent encore des tubes. On fabrique même des radios hybrides avec la partie haute fréquence composée de tubes et la partie basse fréquence composée de transistors. Pourquoi pas, on a de toute façon besoin d'une basse tension pour les filaments des tubes. L'historique de la radio se trouve ici.

Les télévisions également continuent à utiliser des tubes pour la partie haute puissance et haute tension. Même les premiers téléviseurs couleurs seront équipés de tubes de puissance (fin des années 1960).

Le transistor à jonction sera utilisé très intensivement dans les années 1960 à 1970. Comparé aux tubes, il ne permet ni une puissance élevée ni une fréquence élevée. La base est trop grande, ce qui augmente les capacités parasites. L'évacuation de la chaleur n'est pas optimalisée. Om voit très bien sur les photos suivantes que l'évacuation de la chaleur ne peut se faire que par conduction à travers la goutte de plastique.

Macrophotographies réalisées avec un Canon 5D MkIII, optique EF-S 18-55 et bague-allonge EF 25 II

Le transistor OC71 (transistor à jonction) a les caractéristiques suivantes: dissipation maximale: 0.125W, tension d'alimentation maximale: 20V, courant de collecteur maximal: 10mA, gain de 30× au minimum. Ce transistor était utilisé comme amplificateur basse puissance.

Le transistor OC74 est le premier transistor qui puisse commander un haut parleur (étage simple avec une puissance de 100mW ou push pull avec une puissance de 500mW). Il dispose d'un boitier en métal qui peut être fixé sur un refroidisseur, permettant une meilleure dissipation de la chaleur.

Transistor à barrière de surface

La fine plaquette de germanium est gravée par deux jets de sulphate d'indium. Quand l'épaisseur restante de la base est suffisament faible, on inverse la polarité des jets d'électrolyte, ce qui provoque une précipitation d'indium pur dans le creux obtenu par la gravure. Ce procédé permet une base extrèmement fine et bien définie. La gravure se fait à froid et il n'y a pas de diffusion de l'indium dans le germanium.

Le premier transistor de ce type, le SB100 fonctionnait sur une tension de 3V (maximum 4.5V) avec un courant de 5mA. La dissipation maximale était de 100mW avec petit refroidisseur. Les transistors suivants, qui ont reçu un numéro d'enregistrement comme le 2N240 pouvaient monter très haut en fréquence mais la puissance disponible était toujours très faible. Ces transistors étaient principalement utilisés dans les premiers ordinateurs à transistors, qui avaient besoin d'un nombre important de transistors.

Ce type de transistor ne sera fabriqué que quelques années. La moindre des surcharges chauffe la petite plaquette de germanium, ce qui fait fondre l'indium et détruit le transistor. Mais utilisé à très basse puissance, le transistor est très fiable.

Ce type de transistors sera remplacé par des types de transistors qui permettaient à la fois un fonctionnement aux hautes fréquences et à une puissance plus élevée. Le SBT ne sera pas utilisé en Europe: la production limitée était destinée principalement à des applications militaires et dans certains ordinateurs.

La dépose du brevet du premier transistor à barrière de surface et la procédure de gravure de la plaquette de germanium. L'épaisseur de la base ne fait que quelques microns, nettement moins que ce qui est possible avec les transistors à jonction classiques.

Et nous passons finalement aux transistors modernes, les transistors à couche.