Wenn die Physik das Leben verändert

75 Jahre Transistor

Ok, eigentlich müsste die Dachzeile lauten "Wenn die Anwendung der Physik das Leben verändert". Das kam mir aber zu hölzern vor. Es dürfte aber nur wenige Beispiele geben, bei denen eine geschickte Anwendung der Physik das Leben der Menschen so sehr beeinflusst hat, wie der Transistor.

Heute vor 75 Jahren, am 23. Dezember 1947, wurde offiziell der Transistor in den Bell Laboratories in den USA erfunden. "Offiziell" deshalb, weil an vielen weiteren Stellen an ähnlichen Themen geforscht wurde, aber hier der entscheidende Durchbruch gelang. Den Physikern John Bardeen, William Schockley und Walter Brattain gelang mit einem eigentlich recht einfachen Laboraufbau der technische Nachweis eines theoretisch vorhergesagten Effektes.

Vereinfacht gesagt erlaubt es ein Transistor mittels eines kleinen elektrischen Signals (Strom oder Spannung) eine deutlich größere elektrische Leistung zu verstellen. Das gab es vorher nur in größerem Maßstab durch Röhren (analoge Verstellung) oder Relais (digitales Schalten). Nach einer erfolgreichen Industrialisierung in den 50er Jahren konnte der Transistor Röhren und Relais nach und nach zu großen Teilen verdrängen, da er seine Vorteile der viel kleineren Bauform und deutlich geringeren Leistungsbedarf ausspielen konnte.

Die Hauptanwendungen des Transistors lagen zunächst in Bereichen der Unterhaltungselektronik und in der Industrie-Automation. In den 60er Jahren gelang dann bereits der nächste große Schritt: Mehrere Transistoren konnten gemeinsam auf einem Chip, sogenannten Integrierten Schaltkreisen (Integrated Circuits = IC) untergebracht werden. Damit stand der Digital-Elektronik durch den Transistor ein enormer Aufschwung bevor. Parallel dazu vervielfachte sich auch die Anzahl unterschiedlicher Transistor-Typen mit jeweils unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften. Ebenso wurde das ursprüngliche Basismaterial Germanium zunehmend durch Silizium ersetzt. Ein Exkurs hierzu erspare ich mir hier aber.

Speziell die integrierten Schaltkreise haben die Möglichkeiten der Elektronik voran getrieben. Die Dichte der Transistoren auf den Mikro-Chips wurde immer höher und heute sind vom Schreiben dieser Zeilen auf einem PC, der Übertragung des Beitrages durch diverse Internet-Server bis hin zum Lesen auf anderen PC's oder Smartphones Zig-Milliarden Transistoren an einem heute recht einfachen Vorgang beteiligt. Ein anderes Beispiel das nachdenklich macht: Heute hat jede Spülmaschine mit einer elektronischen Steuerung mehr Rechenleistung als Apollo 11 auf dem Flug zum Mond!

Neben der Analog- und der Digitalelektronik hat in der letzten Zeit die Leistungselektronik als drittes großes Anwendungsgebiet für Transistoren an Bedeutung gewonnen. Im Zuge der Energiewende, der notwendigen Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauches und des Ersatzes fossiler Energien kommt sowohl bei der Erzeugung als auch beim Verbrauch immer mehr Leistungselektronik zum Einsatz. 

Als ich vor ein paar Tagen einen Artikel über dieses Jubiläum des Transistors las, fragte ich mich, wie lange ich selber wohl schon direkten Kontakt mit den Möglichkeiten der Transistoren habe. Und siehe da: Ich habe auch eine Art Jubiläum! Exakt 2/3 der Gesamtzeit des Transistors ist Dieser schon mein Wegbegleiter. Zu Weihnachten 1972, also vor genau 50 Jahren, bekam ich als 14-jähriger von meinen Eltern einen Experimentierkasten für Elektronik geschenkt. Und seitdem hat mich der Transistor durch Hobby, Studium und Beruf begleitet.