Un material semiconductor tiene un valor de conductividad eléctrica que cae entre el de un conductor, como cobre, oro, etc. y un aislante, como el vidrio. Su resistencia disminuye a medida que aumenta su temperatura, que es el comportamiento opuesto al de un metal. Sus propiedades conductoras pueden alterarse de maneras útiles mediante la introducción deliberada y controlada de impurezas («dopaje») en la estructura cristalina. Donde existen dos regiones dopadas de manera diferente en el mismo cristal, se crea una unión semiconductora. El comportamiento de los portadores de carga que incluyen electrones, iones y huecos de electrones en estas uniones es la base de diodos, transistores y toda la electrónica moderna.

Los dispositivos semiconductores pueden mostrar un rango de propiedades útiles tales como pasar la corriente más fácilmente en una dirección que en la otra, mostrando resistencia variable y sensibilidad a la luz o al calor. Debido a que las propiedades eléctricas de un material semiconductor pueden modificarse mediante dopaje, o mediante la aplicación de campos eléctricos o de luz, los dispositivos fabricados a partir de semiconductores pueden utilizarse para la amplificación, la conmutación y la conversión de energía.

La conductividad del silicio aumenta al agregar una pequeña cantidad de átomos pentavalentes (antimonio, fósforo o arsénico) o trivalentes (boro, galio, indio) (parte en 108). Este proceso se conoce como dopaje y los semiconductores resultantes se conocen como semiconductores dopados o extrínsecos.

La comprensión moderna de las propiedades de un semiconductor se basa en la física cuántica para explicar el movimiento de los portadores de carga en una red cristalina. El dopaje aumenta considerablemente el número de portadores de carga dentro del cristal. Cuando un semiconductor dopado contiene principalmente agujeros libres se denomina «tipo p», y cuando contiene electrones en su mayoría libres se lo conoce como «tipo n». Los materiales semiconductores utilizados en dispositivos electrónicos están dopados en condiciones precisas para controlar la concentración y las regiones de los dopantes tipo p y n. Un solo cristal semiconductor puede tener muchas regiones de tipo p y n; las uniones p-n entre estas regiones son responsables del comportamiento electrónico útil.

Aunque algunos elementos puros y muchos compuestos exhiben propiedades semiconductoras, el silicio, [se necesita una fuente mejor] de germanio, y los compuestos de galio son los más ampliamente utilizados en dispositivos electrónicos. Los elementos cerca de la llamada «escalera de metaloides», donde los metaloides están ubicados en la tabla periódica, se usan generalmente como semiconductores.

Algunas de las propiedades de los materiales semiconductores se observaron durante la mitad del siglo XIX y las primeras décadas del siglo XX. La primera aplicación práctica de los semiconductores en la electrónica fue el desarrollo en 1904 del detector de bigotes de gato, un diodo semiconductor primitivo ampliamente utilizado en los primeros receptores de radio. Los desarrollos en la física cuántica a su vez permitieron el desarrollo del transistor en 1947 y el circuito integrado en 1958.

Propiedades

Conductividad variable
Los semiconductores en su estado natural son conductores pobres porque una corriente requiere el flujo de electrones y los semiconductores tienen sus bandas de valencia llenas, lo que impide el flujo de entrada de nuevos electrones. Existen varias técnicas desarrolladas que permiten que los materiales semiconductores se comporten como materiales conductores, como el dopaje o la puerta. Estas modificaciones tienen dos resultados: n-type y p-type. Estos se refieren al exceso o escasez de electrones, respectivamente. Un número desequilibrado de electrones causaría que una corriente fluya a través del material.

Heterojunctions
Los heterouniones ocurren cuando dos materiales semiconductores dopados de forma diferente se unen. Por ejemplo, una configuración podría consistir en germanio p-dopado y n-dopado. Esto resulta en un intercambio de electrones y agujeros entre los materiales semiconductores dopados de manera diferente. El germanio n dopado tendría un exceso de electrones, y el germanio p dopado tendría un exceso de agujeros. La transferencia ocurre hasta que se alcanza el equilibrio mediante un proceso llamado recombinación, que hace que los electrones migratorios del tipo n entren en contacto con los agujeros migratorios del tipo p. Un producto de este proceso es iones cargados, que resultan en un campo eléctrico.

Electrones emocionados
Una diferencia en el potencial eléctrico de un material semiconductor provocaría que abandone el equilibrio térmico y cree una situación de no equilibrio. Esto introduce electrones y agujeros en el sistema, que interactúan a través de un proceso llamado difusión ambipolar. Cada vez que se altera el equilibrio térmico en un material semiconductor, la cantidad de agujeros y electrones cambia. Tales interrupciones pueden ocurrir como resultado de una diferencia de temperatura o fotones, que pueden ingresar al sistema y crear electrones y agujeros. El proceso que crea y aniquila electrones y agujeros se llama generación y recombinación.

Emisión de luz
En ciertos semiconductores, los electrones excitados pueden relajarse emitiendo luz en lugar de producir calor. Estos semiconductores se utilizan en la construcción de diodos emisores de luz y puntos cuánticos fluorescentes.

Conversión de energía térmica
Los semiconductores tienen grandes factores de potencia termoeléctrica que los hacen útiles en generadores termoeléctricos, así como altas cifras termoeléctricas de mérito que los hacen útiles en refrigeradores termoeléctricos.

Materiales
Una gran cantidad de elementos y compuestos tienen propiedades semiconductoras, que incluyen:

Ciertos elementos puros se encuentran en el Grupo 14 de la tabla periódica; el más comercialmente importante de estos elementos es el silicio y el germanio. El silicio y el germanio se usan aquí de manera efectiva porque tienen 4 electrones de valencia en su capa más externa que les da la capacidad de ganar o perder electrones por igual al mismo tiempo.
Compuestos binarios, particularmente entre elementos en los Grupos 13 y 15, tales como arseniuro de galio, Grupos 12 y 16, grupos 14 y 16, y entre diferentes elementos del grupo 14, por ejemplo, carburo de silicio.
Ciertos compuestos ternarios, óxidos y aleaciones.
Semiconductores orgánicos, hechos de compuestos orgánicos.

Los materiales semiconductores más comunes son sólidos cristalinos, pero también se conocen semiconductores amorfos y líquidos. Estos incluyen silicio amorfo hidrogenado y mezclas de arsénico, selenio y teluro en una variedad de proporciones. Estos compuestos comparten con semiconductores mejor conocidos las propiedades de la conductividad intermedia y una variación rápida de la conductividad con la temperatura, así como resistencia negativa ocasional. Tales materiales desordenados carecen de la estructura cristalina rígida de los semiconductores convencionales como el silicio. Generalmente se utilizan en estructuras de película delgada, que no requieren material de mayor calidad electrónica, siendo relativamente insensibles a las impurezas y al daño por radiación.

Preparación de materiales semiconductores
Casi toda la tecnología electrónica actual implica el uso de semiconductores, y el aspecto más importante es el circuito integrado (IC), que se encuentra en computadoras portátiles, escáneres, teléfonos celulares, etc. Los semiconductores para circuitos integrados se producen en serie. Para crear un material semiconductor ideal, la pureza química es primordial. Cualquier pequeña imperfección puede tener un efecto drástico en el comportamiento del material semiconductor debido a la escala a la que se utilizan los materiales.

También se requiere un alto grado de perfección cristalina, ya que las fallas en la estructura del cristal (como dislocaciones, mellizos y fallas de apilamiento) interfieren con las propiedades semiconductoras del material. Las fallas cristalinas son una causa importante de dispositivos semiconductores defectuosos. Cuanto más grande es el cristal, más difícil es lograr la perfección necesaria. Los procesos actuales de producción en masa utilizan lingotes de cristal de entre 100 y 300 mm (3,9 y 11,8 pulgadas) de diámetro que se cultivan en forma de cilindros y se cortan en obleas.

Existe una combinación de procesos que se utiliza para preparar materiales semiconductores para circuitos integrados. Un proceso se llama oxidación térmica, que forma dióxido de silicio en la superficie del silicio. Esto se usa como un aislante de puerta y óxido de campo. Otros procesos se llaman fotomáscaras y fotolitografía. Este proceso es lo que crea los patrones en el circuito en el circuito integrado. La luz ultravioleta se usa junto con una capa de fotorresistente para crear un cambio químico que genera los patrones para el circuito.

Grabado es el siguiente proceso que se requiere. La parte del silicio que no estaba cubierta por la capa fotorresistente del paso anterior ahora puede grabarse. El proceso principal que se usa habitualmente en la actualidad se llama grabado con plasma. El grabado con plasma usualmente involucra un gas de grabado bombeado en una cámara de baja presión para crear plasma. Un gas de grabado común es el clorofluorocarbono, o Freón más comúnmente conocido. Un alto voltaje de radiofrecuencia entre el cátodo y el ánodo es lo que crea el plasma en la cámara. La oblea de silicio se encuentra en el cátodo, lo que hace que sea golpeado por los iones con carga positiva que se liberan del plasma. El resultado final es silicio que está grabado anisotrópicamente.

El último proceso se llama difusión. Este es el proceso que le da al material semiconductor sus propiedades semiconductoras deseadas. También se conoce como dopaje. El proceso introduce un átomo impuro en el sistema, que crea la unión pn. Con el fin de obtener los átomos impuros incrustados en la oblea de silicio, la oblea se coloca primero en una cámara de 1.100 grados Celsius. Los átomos se inyectan y eventualmente se difunden con el silicio. Una vez que se completa el proceso y el silicio alcanza la temperatura ambiente, se completa el proceso de dopaje y el material semiconductor está listo para ser utilizado en un circuito integrado.

Física de semiconductores

Bandas de energía y conducción eléctrica
Los semiconductores se definen por su comportamiento conductivo eléctrico único, en algún lugar entre el de un conductor y el de un aislador. Las diferencias entre estos materiales se pueden entender en términos de estados cuánticos para electrones, cada uno de los cuales puede contener cero o un electrón (según el principio de exclusión de Pauli). Estos estados están asociados con la estructura de banda electrónica del material. La conductividad eléctrica surge debido a la presencia de electrones en estados que están deslocalizados (se extienden a través del material), sin embargo para transportar electrones, un estado debe estar parcialmente lleno, conteniendo un solo electrón parte del tiempo. Si el estado siempre está ocupado con un electrón, entonces es inerte, bloqueando el paso de otros electrones a través de ese estado. Las energías de estos estados cuánticos son críticas, ya que un estado se llena parcialmente solo si su energía está cerca del nivel de Fermi (ver estadísticas de Fermi-Dirac).

La alta conductividad en un material proviene de que tiene muchos estados parcialmente llenos y mucha deslocalización de estado. Los metales son buenos conductores eléctricos y tienen muchos estados parcialmente llenos con energías cercanas a su nivel de Fermi. Los aisladores, por el contrario, tienen pocos estados parcialmente llenos, sus niveles de Fermi se ubican dentro de los intervalos de banda con pocos estados de energía para ocupar. Es importante destacar que un aislador puede comportarse aumentando su temperatura: el calentamiento proporciona energía para promover algunos electrones a través del espacio de banda, induciendo estados parcialmente llenos tanto en la banda de estados por debajo del espacio de banda (banda de valencia) como en la banda de estados anterior la banda prohibida (banda de conducción). Un semiconductor (intrínseco) tiene un espacio de banda que es más pequeño que el de un aislador ya temperatura ambiente se puede excitar un número significativo de electrones para cruzar el espacio de banda.

Un semiconductor puro, sin embargo, no es muy útil, ya que no es ni un aislante muy bueno ni un conductor muy bueno. Sin embargo, una característica importante de los semiconductores (y algunos aislantes, conocidos como semi-aislantes) es que su conductividad puede aumentarse y controlarse mediante el dopaje con impurezas y la activación con campos eléctricos. El dopaje y la compuerta mueven la banda de conducción o de valencia mucho más cerca del nivel de Fermi, y aumentan en gran medida la cantidad de estados parcialmente llenos.

Algunos materiales semiconductores de banda ancha a veces se denominan semi-aislantes. Cuando no están dopados, tienen una conductividad eléctrica más cercana a la de los aisladores eléctricos, sin embargo, pueden doparse (haciéndolos tan útiles como los semiconductores). Los semi-aisladores encuentran aplicaciones especializadas en microelectrónica, como sustratos para HEMT. Un ejemplo de un semi-aislante común es el arseniuro de galio. Algunos materiales, como el dióxido de titanio, incluso se pueden usar como materiales aislantes para algunas aplicaciones, mientras se tratan como semiconductores de gran amplitud para otras aplicaciones.

Portadores de carga (electrones y agujeros)
El llenado parcial de los estados en la parte inferior de la banda de conducción se puede entender como la adición de electrones a esa banda. Los electrones no permanecen indefinidamente (debido a la recombinación térmica natural) pero pueden moverse durante un tiempo. La concentración real de electrones es típicamente muy diluida, y así (a diferencia de los metales) es posible pensar en los electrones en la banda de conducción de un semiconductor como una especie de gas ideal clásico, donde los electrones vuelan libremente sin estar sujetos a el principio de exclusión de Pauli. En la mayoría de los semiconductores, las bandas de conducción tienen una relación de dispersión parabólica, por lo que estos electrones responden a las fuerzas (campo eléctrico, campo magnético, etc.) como lo harían en el vacío, aunque con una masa efectiva diferente. Debido a que los electrones se comportan como un gas ideal, uno también puede pensar en la conducción en términos muy simplistas, como el modelo Drude, e introducir conceptos tales como la movilidad de electrones.

Para el relleno parcial en la parte superior de la banda de valencia, es útil introducir el concepto de un agujero de electrones. Aunque los electrones en la banda de valencia siempre se están moviendo, una banda de valencia completamente completa es inerte, sin conducir ninguna corriente. Si se saca un electrón de la banda de valencia, entonces la trayectoria que normalmente habría tomado el electrón ahora está perdiendo su carga. A los efectos de la corriente eléctrica, esta combinación de la banda de valencia completa, menos el electrón, se puede convertir en una imagen de una banda completamente vacía que contiene una partícula cargada positivamente que se mueve de la misma manera que el electrón. Combinado con la masa efectiva negativa de los electrones en la parte superior de la banda de valencia, llegamos a una imagen de una partícula cargada positivamente que responde a los campos eléctricos y magnéticos tal como lo haría una partícula con carga positiva normal en el vacío, de nuevo con algo positivo masa efectiva Esta partícula se llama agujero, y la colección de agujeros en la banda de valencia se puede entender nuevamente en términos clásicos simples (como con los electrones en la banda de conducción).

Generación y recombinación de portadores
Cuando la radiación ionizante golpea un semiconductor, puede excitar un electrón fuera de su nivel de energía y, en consecuencia, dejar un agujero. Este proceso se conoce como generación de pares electrón-agujero. Los pares de agujeros de electrones se generan constantemente a partir de la energía térmica también, en ausencia de cualquier fuente de energía externa.

Los pares electrón-agujero también son aptos para recombinarse. La conservación de la energía exige que estos eventos de recombinación, en los que un electrón pierda una cantidad de energía mayor que la banda prohibida, estén acompañados por la emisión de energía térmica (en forma de fonones) o radiación (en forma de fotones).

En algunos estados, la generación y recombinación de los pares electrón-agujero están en equilibrio. El número de pares electrón-agujero en el estado estacionario a una temperatura dada está determinado por la mecánica estadística cuántica. Los mecanismos mecánicos cuánticos precisos de generación y recombinación se rigen por la conservación de la energía y la conservación del momento.

Como la probabilidad de que los electrones y los agujeros se junten es proporcional al producto de sus números, el producto se encuentra en estado estable casi constante a una temperatura dada, siempre que no haya un campo eléctrico significativo (que pueda «enjuagar» transportadores de ambos tipos, o moverlos desde las regiones vecinas que contienen más de ellos para reunirse) o la generación de pares impulsados ​​externamente. El producto es una función de la temperatura, ya que la probabilidad de obtener suficiente energía térmica para producir un par aumenta con la temperatura, siendo aproximadamente exp (-EG / kT), donde k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura absoluta y EG es el intervalo de banda .

La probabilidad de encontrarse se ve incrementada por las trampas portadoras: impurezas o dislocaciones que pueden atrapar un electrón o agujero y mantenerlo hasta que se complete un par. Dichas trampas de portadoras a veces se agregan deliberadamente para reducir el tiempo necesario para alcanzar el estado estable.

Dopaje
La conductividad de los semiconductores puede modificarse fácilmente introduciendo impurezas en su red cristalina. El proceso de agregar impurezas controladas a un semiconductor se conoce como dopaje. La cantidad de impureza, o dopante, agregado a un semiconductor intrínseco (puro) varía su nivel de conductividad. Los semiconductores dopados se conocen como extrínsecos. Al agregar impureza a los semiconductores puros, la conductividad eléctrica puede variar por factores de miles o millones.

Una muestra de 1 cm3 de un metal o semiconductor tiene del orden de 1022 átomos. En un metal, cada átomo dona al menos un electrón libre para la conducción, por lo que 1 cm3 de metal contiene del orden de 1022 electrones libres, mientras que una muestra de 1 cm3 de germanio puro a 20 ° C contiene aproximadamente 4,2 × 1022 átomos, pero solo 2.5 × 1013 electrones libres y 2.5 × 1013 agujeros. La adición de 0.001% de arsénico (una impureza) dona 1017 electrones adicionales en el mismo volumen y la conductividad eléctrica aumenta en un factor de 10.000.

Los materiales elegidos como dopantes adecuados dependen de las propiedades atómicas tanto del dopante como del material que se va a dopar. En general, los dopantes que producen los cambios controlados deseados se clasifican como aceptores de electrones o donantes. Los semiconductores dopados con impurezas donadoras se llaman n-type, mientras que aquellos dopados con impurezas aceptoras se conocen como p-type. Las designaciones de tipo nyp indican qué transportista de carga actúa como portador mayoritario del material. El portador opuesto se denomina portador minoritario, que existe debido a la excitación térmica a una concentración mucho menor en comparación con el portador mayoritario.

Por ejemplo, el silicio semiconductor puro tiene cuatro electrones de valencia que unen cada átomo de silicio a sus vecinos. En silicio, los dopantes más comunes son elementos del grupo III y del grupo V. Todos los elementos del grupo III contienen tres electrones de valencia, lo que los hace funcionar como aceptores cuando se usan para dopar el silicio. Cuando un átomo aceptor reemplaza un átomo de silicio en el cristal, se crea un estado vacante (un «agujero» de electrones), que puede moverse alrededor del enrejado y funciona como un portador de carga. Los elementos del grupo V tienen cinco electrones de valencia, lo que les permite actuar como donantes; la sustitución de estos átomos por silicio crea un electrón libre adicional. Por lo tanto, un cristal de silicio dopado con boro crea un semiconductor de tipo p mientras que uno dopado con fósforo da como resultado un material de tipo n.

Durante la fabricación, los dopantes se pueden difundir en el cuerpo semiconductor por contacto con los compuestos gaseosos del elemento deseado, o se puede usar la implantación de iones para posicionar con precisión las regiones dopadas.

Historia temprana de semiconductores
La historia de la comprensión de los semiconductores comienza con experimentos sobre las propiedades eléctricas de los materiales. Las propiedades del coeficiente de temperatura negativa de resistencia, rectificación y sensibilidad a la luz se observaron a partir de principios del siglo XIX.

Thomas Johann Seebeck fue el primero en notar un efecto debido a los semiconductores, en 1821. En 1833, Michael Faraday informó que la resistencia de los especímenes de sulfuro de plata disminuye cuando se calientan. Esto es contrario al comportamiento de sustancias metálicas como el cobre. En 1839, Alexandre Edmond Becquerel informó la observación de un voltaje entre un sólido y un electrolito líquido cuando es golpeado por la luz, el efecto fotovoltaico. En 1873, Willoughby Smith observó que las resistencias de selenio muestran una resistencia decreciente cuando la luz cae sobre ellas. En 1874 Karl Ferdinand Braun observó la conducción y rectificación en sulfuros metálicos, aunque este efecto había sido descubierto mucho antes por Peter Munck af Rosenschold (sv) escribiendo para Annalen der Physik und Chemie en 1835, y Arthur Schuster descubrió que una capa de óxido de cobre en los cables tienen propiedades de rectificación que cesa cuando se limpian los cables. William Grylls Adams y Richard Evans Day observaron el efecto fotovoltaico en el selenio en 1876.

Una explicación unificada de estos fenómenos requería una teoría de la física del estado sólido que se desarrolló mucho en la primera mitad del siglo XX. En 1878 Edwin Herbert Hall demostró la desviación de los portadores de carga que fluyen por un campo magnético aplicado, el efecto Hall. El descubrimiento del electrón por JJ Thomson en 1897 dio lugar a teorías de conducción basada en electrones en sólidos. Karl Baedeker, al observar un efecto Hall con el signo inverso al de metales, teorizó que el yoduro de cobre tenía portadores de carga positiva. Johan Koenigsberger clasificó los materiales sólidos como metales, aislantes y «conductores variables» en 1914, aunque su alumno Josef Weiss ya introdujo el término Halbleiter (semiconductor en el significado moderno) en su tesis doctoral en 1910. Felix Bloch publicó una teoría del movimiento de electrones a través de átomos celosías en 1928. En 1930, B. Gudden declaró que la conductividad en los semiconductores se debía a concentraciones menores de impurezas. En 1931, la teoría de la banda de la conducción había sido establecida por Alan Herries Wilson y se había desarrollado el concepto de lagunas de banda. Walter H. Schottky y Nevill Francis Mott desarrollaron modelos de la barrera potencial y de las características de una unión metal-semiconductor. Para 1938, Boris Davydov había desarrollado una teoría del rectificador de óxido de cobre, que identificaba el efecto de la unión p-n y la importancia de los portadores minoritarios y los estados superficiales.

El acuerdo entre las predicciones teóricas (basadas en el desarrollo de la mecánica cuántica) y los resultados experimentales a veces fue deficiente. Esto fue explicado posteriormente por John Bardeen debido al comportamiento extremo de «estructura sensible» de los semiconductores, cuyas propiedades cambian dramáticamente en base a pequeñas cantidades de impurezas. Los materiales comercialmente puros de la década de 1920 que contienen proporciones variables de trazas contaminantes produjeron diferentes resultados experimentales. Esto estimuló el desarrollo de mejores técnicas de refinación de materiales, culminando en modernas refinerías de semiconductores que producen materiales con partes por trillón de pureza.

Los dispositivos que usan semiconductores se construyeron al principio sobre la base del conocimiento empírico, antes de que la teoría de semiconductores proporcionara una guía para la construcción de dispositivos más capaces y confiables.

Alexander Graham Bell usó la propiedad sensible a la luz del selenio para transmitir el sonido sobre un haz de luz en 1880. Charles Fritts construyó una célula solar de baja eficiencia en 1883 con una placa de metal recubierta con selenio y una fina capa de oro; el dispositivo se hizo comercialmente útil en medidores de luz fotográfica en la década de 1930. Los rectificadores detectores de microondas de contacto puntual hechos de sulfuro de plomo fueron utilizados por Jagadish Chandra Bose en 1904; el detector de bigotes de gato usando galena natural u otros materiales se convirtió en un dispositivo común en el desarrollo de la radio. Sin embargo, fue algo impredecible en la operación y requirió un ajuste manual para un mejor rendimiento. En 1906, HJ Round observó la emisión de luz cuando la corriente eléctrica pasaba a través de cristales de carburo de silicio, el principio detrás del diodo emisor de luz. Oleg Losev observó una emisión de luz similar en 1922, pero en ese momento el efecto no tenía un uso práctico. Los rectificadores de potencia, que utilizan óxido de cobre y selenio, se desarrollaron en la década de 1920 y adquirieron importancia comercial como alternativa a los rectificadores de tubo de vacío.

En los años anteriores a la Segunda Guerra Mundial, los dispositivos de detección y comunicación de infrarrojos llevaron a la investigación de materiales de sulfuro de plomo y plomo-seleniuro. Estos dispositivos se usaron para detectar barcos y aviones, para telémetros infrarrojos y para sistemas de comunicación de voz. El detector de cristal de contacto puntual se hizo vital para los sistemas de radio de microondas, ya que los dispositivos de tubo de vacío disponibles no podían servir como detectores por encima de unos 4000 MHz; los sistemas de radar avanzados se basaban en la respuesta rápida de los detectores de cristal. Una considerable investigación y desarrollo de materiales de silicio se produjo durante la guerra para desarrollar detectores de calidad constante.

El detector y los rectificadores de potencia no pueden amplificar una señal. Se hicieron muchos esfuerzos para desarrollar un amplificador de estado sólido y tuvimos éxito en el desarrollo de un dispositivo llamado transistor de contacto de punto que podría amplificar 20db o más. En 1922, Oleg Losev desarrolló amplificadores de resistencia negativa de dos terminales para radio, y pereció en el Sitio de Leningrado después de su finalización exitosa. En 1926, Julius Edgar Lilienfeld patentó un dispositivo parecido a un transistor moderno de efecto de campo, pero no fue práctico. R. Hilsch y RW Pohl en 1938 demostraron un amplificador de estado sólido usando una estructura que se asemeja a la rejilla de control de un tubo de vacío; aunque el dispositivo mostraba ganancia de potencia, tenía una frecuencia de corte de un ciclo por segundo, demasiado baja para cualquier aplicación práctica, pero una aplicación efectiva de la teoría disponible. En Bell Labs, William Shockley y A. Holden comenzaron a investigar los amplificadores de estado sólido en 1938. La primera unión p-n en silicio fue observada por Russell Ohl alrededor de 1941, cuando se descubrió que un espécimen era sensible a la luz, con un límite agudo entre impureza de tipo p en un extremo y n-tipo en el otro. Un corte en rodajas de la muestra en el límite p-n desarrolló un voltaje cuando se expone a la luz.

En Francia, durante la guerra, Herbert Mataré había observado la amplificación entre los contactos puntuales adyacentes en una base de germanio. Después de la guerra, el grupo de Mataré anunció su amplificador «Transistron» poco después de que Bell Labs anunciara el «transistor».