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Historia de la electrónica
La génesis
Se inicia con los trabajos de varios destacados físicos, tales como
Coulomb, Ampère, Gauss, Faraday, Henry y Maxwell. Estos trabajos quedaron
recogidos, en 1865, en el marco formal de la teoría del electromagnetismo,
formulada por Maxwell (deducida de las ecuaciones que llevan su nombre);
teoría que, sin embargo, debió esperar hasta 1888 para su demostración.
La mencionada demostración la realizó Hertz con la generación, en el laboratorio,
de ondas electromagnéticas. Más tarde, en 1896, Marconi logró transmitir y detectar
estas ondas (llamadas hertzianas) y abrió el camino a posteriores avances tan
importantes como la televisión y las telecomunicaciones.
El nacimiento de la electrónica, como rama de la ciencia, puede situarse en 1895,
año en el que Lorentz postuló la existencia de partículas cargadas llamadas
electrones, lo cual fue demostrado, experimentalmente, por Thomson dos años más tarde.
Braun, en 1897, hizo pública su invención del primer tubo electrónico, rudimentario
antecesor de los tubos de rayos catódicos que forman parte de los televisores.
Las válvulas
La electrónica no asumió las connotaciones tecnológicas que la caracterizan
hasta los inicios del siglo XX, con la invención de los primeros componentes y,
en particular en 1904, con la creación de la válvula termoiónica o diodo, por
parte del físico británico John Ambrose Fleming.
El diodo está compuesto esencialmente por dos electrodos metálicos contenidos en
un tubo vacío, uno de los cuales (el cátodo) es calentado por un filamento. Debido
a este calentamiento, el cátodo emite electrones (efecto termoiónico), que son acelerados
hacia el otro electrodo (el ánodo) cuando este último se mantiene positivo respecto
al cátodo. De tal forma que, intercalado en un circuito, el diodo muestra la importante
propiedad de conducir corriente únicamente cuando la tensión que se le aplica tiene un
determinado sentido. De esta manera, permite la rectificación de una corriente alterna.
La corriente que se obtiene conectando un electrodoméstico a una de las tomas
que hay en las paredes de las casas (corriente de red), tiene la característica de
invertir continuamente el sentido con que circula por un circuito, y por tanto se
llama corriente alterna (la corriente de red es alterna debido a la técnica de su
producción, lo cual no compete a la electrónica. De todas maneras, en muchos casos,
es necesario disponer de una corriente continua; es decir, que nunca invierta su sentido
de circulación. Para esto se emplean unos determinados dispositivos que rectifican la corriente,
transformándola de alterna a continua.
En 1905, el físico estadounidense Lee De Forest, perfeccionando el invento de Fleming,
creó el triodo. El aporte de Forest consistió en la introducción de un tercer elemento
(la rejilla), cerca del cátodo. La proximidad entre el cátodo y la rejilla hace que,
si a esta última se le aplica una pequeña tensión, influya sustancialmente sobre el flujo
de electrones en el interior del tubo. Por tanto, el triodo actúa como amplificador
(el nombre de audión, que originalmente dio De Forest a su invento, traduce el intento de
aplicar esta característica a las señales de sonido).
El invento de los dispositivos mencionados proporcionó la base tecnológica para el
rápido desarrollo de las radiocomunicaciones. Para 1912 en los Estados Unidos se
constituyó una asociación de radiotécnicos. Allí mismo también se construyó, en 1920,
la primera emisora de radio comercial.
En las décadas de 1920 y 1930 se introdujeron mejoras a los tubos electrónicos
originarios (que culminaron con la introducción del pentodo), aumentando su
flexibilidad y su campo de aplicaciones. Entre otras cosas, se hizo posible la
invención de la televisión (1930) y de la radio de modulación de frecuencia (1933).
Los tubos de vacío dieron paso a una importante aplicación, como fue la realización de
los primeros calculadores electrónicos en los años siguientes de la Segunda Guerra
Mundial. Mientras tanto, físicos como Block, Schottky, Sommerfeld, Winger y otros
realizaban excelentes progresos en el estudio de una importante clase de sustancias
sólidas: los semiconductores.
En 1945 se creó un grupo de trabajo, compuesto por físicos teóricos y experimentales,
un químico y un ingeniero electrónico, en los Bell Telephone Laboratories, para encontrar
una alternativa al empleo de los tubos electrónicos en las telecomunicaciones. Ciertamente
los tubos presentan inconvenientes, entre los cuales se cuenta una escasa fiabilidad debida
a sus elevadas temperaturas de funcionamiento. En 1947 los físicos John Bardeen, Walter
Brattain y William Schockley obtuvieron un efecto de amplificación en un dispositivo compuesto
por dos sondas de oro prensadas sobre un cristal de germanio (un semiconductor): nacía así el
transistor, que actualmente es el elemento fundamental de todo dispositivo electrónico (en
1965 estos físicos recibieron el Premio Nóbel).
Más tarde, el primer ejemplar fue perfeccionado por Schockley con la introducción del
transistor de unión, totalmente de material semiconductor, gracias a los progresos
efectuados por los laboratorios Bell en la obtención de materiales de base (germanio
y silicio) con un elevado grado de pureza.
La comercialización del transistor en 1951 sentó las bases para el desarrollo cualitativo
y cuantitativo de la tecnología electrónica en la segunda mitad del siglo. El transistor
proporcionó las mismas funcionalidades del triodo, siendo más pequeño, eficiente, fiable,
económico y duradero. Esto permitió la existencia de una gama de aplicaciones antes
impensables y la reducción de costos y del tamaño de los dispositivos electrónicos de uso
común (radio, televisión, etc.), abriéndose así el camino hacia el fenómeno de la electrónica
de consumo.
La aparición del transistor también proporcionó un gran impulso al desarrollo de los
ordenadores. En 1959 la IBM presentó el primer ordenador (el 7090) de estado sólido,
es decir, con transistores.
En la actualidad, los componentes con semiconductor como el transistor, han sustituido
casi por completo a los tubos de vacío. Estos últimos únicamente se emplean en algunas
aplicaciones particulares, en las que hacen parte microondas, o con tensiones de
funcionamiento muy altas.
Los circuitos integrados
Una tercera parte de la evolución de la electrónica se abrió a finales de los años
cincuenta con la introducción del circuito integrado por parte de Kilby, de la Texas
Instrument, y de Noyce y Moore, de la Fairchild Semiconductor Company. La idea fue
incluir un circuito completo en una sola pastilla de semiconductor: el Chip, y hacer de
las conexiones entre los dispositivos parte integrante de su proceso de producción,
reduciendo así las dimensiones, peso y el costo con relación al número de elementos activos.
El desarrollo de la microelectrónica, como se denomina la electrónica de los
circuitos integrados es impresionante. A partir de su comercialización (1961), el número
máximo de componentes integrados en un chip se duplicó cada año desde los 100 iniciales. En
la segunda mitad de los años setenta, al introducirse la integración a gran escala (VLSI) y
superar los 10.000 componentes, se ingresó en la época actual, en la que es normal encontrar
varios millones de componentes integrados en un chip muy pequeño, por ejemplo en los
microprocesadores de los ordenadores personales.