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Pas de P-N prévu
Lorsque Russell Ohl a commencé à travailler chez Bell Laboratories en 1927, les tubes à vide étaient considérés comme l'avenir de l'électronique. C'est sa découverte fortuite, cependant, qui a conduit à la création à la fois du transistor et de la cellule solaire et a contribué à déclencher la révolution du silicium.
À la fin des années 1930, Ohl était un chercheur en radio qui tentait de créer un récepteur qui serait plus efficace que les tubes à vide. Les tubes captaient facilement les signaux radio basse fréquence, mais avaient des problèmes avec les fréquences plus élevées telles que celles testées dans les radars, une technologie qui gagnait en importance à mesure que la guerre se préparait à l'étranger. Ohl pensait qu'une alternative pourrait résider dans le récepteur à cristal, un appareil radio désuet des années 1920. Il s'est entièrement consacré à ses recherches : lorsque sa semaine de travail a été écourtée pendant la Dépression, Ohl a utilisé son temps supplémentaire pour étudier la structure cristalline.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de février 2003
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Les récepteurs à cristal étaient des appareils délicats et mal compris. Pour obtenir un signal, un opérateur rechercherait le point chaud à la surface d'un cristal avec un fil métallique, ce qui provoquait la circulation du courant dans une seule direction. Après une expérimentation exhaustive, Ohl a conclu que les meilleurs récepteurs étaient les éléments maintenant connus sous le nom de semi-conducteurs. Il a émis l'hypothèse que des matériaux plus purs feraient de meilleurs récepteurs et a fait préparer des échantillons spéciaux pour ses tests.
Au début de 1940, Ohl a examiné un échantillon de silicium présentant une fissure en son milieu. Il y avait quelque chose d'étrange à propos de ce cristal : lorsqu'il était exposé à la lumière, le courant circulant entre les deux côtés de la fissure augmentait considérablement. Déconcerté, Ohl a montré l'échantillon bizarre à ses collègues de Bell, qui ont été tout aussi étonnés. Personne n'avait jamais vu une réaction photovoltaïque comme celle-ci.
Les chercheurs ont découvert que la fissure était une ligne de démarcation entre deux impuretés dans le silicium. Un type de silicium avait un excès d'électrons, l'autre un déficit. Ils les ont nommés type p pour positif et type n pour négatif, et la barrière entre les deux a été surnommée la jonction p-n. Peu à peu, le groupe s'est rendu compte que les photons donnent aux électrons en excès dans le matériau de type n suffisamment d'énergie pour traverser la jonction et produire un courant.
Bien que les cristaux originaux d'Ohl ne produisaient pas assez d'énergie pour un usage commercial, ses recherches sur le silicium de type p et n ont conduit à la création par Bell Labs de la première cellule solaire moderne en 1954. Les premiers transistors étaient également basés sur la jonction pn . Lorsque Ohl a exposé son cristal inhabituel à la lumière en 1940, il a involontairement commencé la transition des tubes à vide aux circuits intégrés.