Willian Bradford Shockley 2

Shockley

Willian B. Shockley

Nació en Londres en 1910, mientras su padre, William Hillman Shockley, un ingeniero de minas de Massachusetts y su madre, Mary Bradford, topografa, buscaban fortuna en tierras inglesas. En 1913, debido al mal momento económico de la familia, los Shockley regresan a California y se instalan en Palo Alto.

Por el carácter de sus padres, taciturnos e incapaces de relacionarse socialmente, que consideraban que podían dar a su hijo una mejor educación, William pasó su infancia en casa, sin ir al colegio hasta los 8 años. Ese carácter cerrado arraigó fuertemente en Shockley y fue uno de los rasgos más característicos e influyentes en su vida.

Cuando comienza a ir al colegio entabla amistad con su vecino, el profesor Perley A. Ross y con sus dos hijas. Ross llegaría a ser casi un padre para él debido a la mala situación entre sus padres.

Estudió en una escuela en Los Angeles y en dos años en la Escuela Militar de Palo Alto. En esos años descubrió que poseía una gran facilidad para resolver problemas matemáticos y físicos y capacidad para generar ideas. Decantándose por las ciencias Físicas ingresa en la Universidad de los Ángeles en 1927. Se graduará en el Instituto de Tecnología de California (Cal Tech), en Pasadena en 1932 y se doctorará en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en 1936. Su tesis se tituló «Calculation of Electron Wave Functions in Sodium Chloride Crystals» (Cálculo de las funciones de onda de los electrones en un cristal de cloruro de sodio).

Nada más terminar su tesis comienza a trabajar en los Laboratorios Bell. Colaboró con los ya reconocidos John R. Pierce (1910-202), y Clinton. J. Davisson (1881-1958). Aunque su trabajo trataba sobre los tubos de vació, realizó su primera patente sobre ellos (US 2,245,605), comenzó a dirigir su investigación hacia la física del estado sólido.

Con el comienzo de la II Guerra Mundial, Shockley deja su trabajo en los Laboratorios Bell para dirigir algunos de los proyectos militares del Grupo de Investigación de Operaciones de Guerra Antisubmarina de la Armada de los Estados Unidos. Su principal colaboración fue resolver el problema que tenían los aliados para controlar el instante en el que debían explotar las cargas de profundidad antisubmarinas. Con su nuevo sistema mejoraría sustancialmente el éxito de los ataques contra los submarinos alemanes, y fue posiblemente un factor decisivo durante la que se conoció como “La batalla del Atlántico”.

Cuando termina la Guerra, regresa a los Laboratorios Bell, y el director de estos, Mervin J. Kelly, decide apostar fuerte por Shockley. La compañía AT&T (American Telephone and Telegraph), propietaria de los Laboratorios, estaba interesada en mejorar la amplificación de señales por medio de válvulas de vació. Era el momento propicio para crear un nuevo departamento encargado del trabajar con los «nuevos» materiales semiconductores. Y como director quien mejor que Shockley, cuyo trabajo en estado solido estaba empezando a ser puntero.

El reto del equipo era conseguir un amplificador barato para poder mantener conversaciones telefónicas a largas distancias. Cuando la voz es convertida en impulsos eléctricos se emite por un cable conector, va perdiendo intensidad debido a la propiedades físicas del medio y de las ondas. Para comunicaciones de corto alcance, la voz no sufría distorsión, pero si estas se hacían por ejemplo, de costa a costa, la voz sufría grandes distorsiones y/o se perdías. Este inconveniente se podía solucionar con amplificadores eléctricos. En esa época los amplificadores conocidos eran las válvulas de vació. Pero estas eran muy grandes, consumían mucha energía, y se estropeaban con frecuencia debido al calor. Por lo tanto se necesitaba un amplificador barato, de menores dimensiones y duradero. Los semiconductores, cuyas propiedades eléctricas estaban empezando a estudiarse exhaustivamente parecían los mejores candidatos.

De esta forma, Shockley comenzó a trabajar en la resolución del problema con su nuevo equipo. Pero su carácter retraído y sus pocas dotes sociales hicieron que se fuera separando de sus ayudantes y emprendiera una investigación propia sin contar con ellos. Debido a ese rechazo por parte del que debía de ser el coordinador del grupo, los investigadores empezaron a trabajar, de forma independiente o por grupitos, sin informar a su jefe de los resultados.

Por esa razón, cuando el 17 de Enero de 1948, los investigadores John Bardeen y Walter H. Brattain, miembros de su equipo, presentan la patente (US 2,524,035) de lo que luego sería el primer transistor de puntas de contacto, no incluyeron como autor a Shockley.

Primer transistor. Museo Laboratorios Bell

Todos estaban de acuerdo en que el invento iba a ser un invento clave. La ausencia de Shockley en la autoría de la patente creaba un problema en la dirección de los Laboratorios y más concretamente en el grupo de investigación. Shockley, tremendamente enfadado, con los datos de Bardeen y Brattain, volvió a encerrarse en su casa para poder estudiar el nuevo componente. Haciendo gala de su capacidad, analiza el proyecto y se da cuenta que el material utilizado hacía que el transistor fuera demasiado frágil. Este dato hacía que el producto fuera difícilmente fabricable de forma industrial.

Shockley se puso manos a la obra y solo nueve días después de la patente de Bardeen y Brattain presenta la suya propia (US 2,569,347). Un transistor diferente al de puntas de contacto que luego se llamaría transistor de unión.

El problema estaba servido. Al final la directores de los Laboratorios decidieron que aunque el primer hallazgo era de Bardeen y Brattain, Shockley era el director del proyecto y había realizado una patente complementaria, por lo que el proyecto se presentaría conjuntamente. Shockley acepto la solución. Bardeen y Brattain no tuvieron elección. Entre los tres se abriría una fractura que terminaría con la disolución del grupo y la marcha de Shockley de los Laboratorios Bell para crear su propia empresa. La Shockley Semiconductor Laboratory.

Instaló su nueva empresa, dedicada exclusivamente a los semiconductores en Californía. Inaugurando lo que ahora conocemos como Silicon Valley. Diseñada para que los científicos pudieran investigar, desarrollar y producir, al principio el proyecto capto varios estudiantes brillantes y prometedores.

Pero el carácter de Shockley volvió a ser determinante. Esta vez unido a sus pocas dotes de empresario, tuvo varias disputas con sus empleados. Cosas como empeñarse a utilizar el germanio frente al silicio como material primario, o hacer pasar un detector de mentiras a toda la plantilla para encontrar los motivos de los retrasos en los objetivos, hicieron que los investigadores fueran marchándose.

El mayor movimiento fue el de los “ocho traidores”. Ocho de sus científicos se marcharon por desacuerdos varios para crear Fairchild Semiconductors. Podría haber quedado en anécdota si los entonces chicos no llevaran los nombres de C. Sheldon Roberts, Eugene Kleiner, Robert Noyce (uno de los inventores del circuito integrado y fundador de Intel), Victor Grinich, Julius Blank, Jean Hoerni, Jay Last (primer director de Fairchild Semiconductors) y Gordon Moore (fundador de Intel y conocido por la Ley de Moore). De Fairchild Semiconductors surgirían posteriormente compañías como Intel, Advanced Micro Devices (AMD), etc. Shockley había sabido encontrar y reunir el grupo de investigadores que marcaría el futuro. Pero no supo verlo ni gestionarlo.

Al final de su carrera, empresarialmente acabado, vendió su empresa y después de unos años ocupando el puesto de asesor aceptó una plaza como profesor en la Universidad de Stanford en 1963. Su capacidad para resolver problemas y conseguir soluciones seguía viva, por lo que siguió colaborando en proyectos de investigación tanto en la Universidad como en los Laboratorios Bell.

Al final de sus días realizó unos desafortunados estudios sociales donde afirmaba que el intelecto era una cualidad hereditaria propia de las razas caucásicas. Estas controvertidas afirmaciones, muy criticadas, junto con sus problemas para relacionarse, terminaron por separarle del mundo y en especial de sus hijos. Murió solo en 1989 a la edad de 79 años.

Los otros trabajos relevantes de Shockley son el transistor unipolar (unipolar junction transistor) en 1956. Además realizo estudios sobre la corriente inversa en las uniones p-n siguiendo las teorías de Clarence M. Zener (1905-1993) sobre la ruptura eléctrica en dieléctricos sólidos. El diodo semiconductor resultante fue el diodo Zener. Y por último el diodo de cuatro capas semiconductoras o en primera instancia diodo conmutador que presentó en 1955. A este último se le conoce como diodo Shockley. Además de estos, durante su vida científica presento un gran número de patentes, en su mayoría sobre semiconductores y sus propiedades.

A lo largo de su carrera, Shockley recibió varios premios científicos, entre ellos el Nobel de Físicas en 1956 por «sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del Transistor» junto a Bardeen y Brattain.

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